本篇内容介绍了“Linux系统诊断之内存基础方法讲解”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！
1.背景
谈及linux内存，很多时候，我们会关注free，top等基础命令。当系统遇到异常情况时，内存问题的根因追溯，现场诊断时，缺乏深层次的debug能力。本篇幅不做深层讨论，能把当前系统的问题描述清楚，是每个SRE应该具备的最基础能力。
2. free
2.1 free命令原理
free是通过查看 /proc/meminfo 来获取内存的使用情况。但是 /proc/meminfo 这个文件又是怎么来的？我们先了解下 /proc 目录：
/proc 是一个虚拟文件系统，该目录下的所有文件都是伪文件，该类文件只存在于内存中，并不占用空间——使用 du -sh 即可验证，该模具路下的磁盘占用都是0。
/proc 下的所有文件都是内核调用proc_create() 接口来创建的虚拟条目。
/proc 中的文件，大多反馈系统信息的实时情况（进程、内存、cpu、设备信息等）。
结论： /proc/meminfo 是 /proc 文件系统下保存你内存相关信息的"伪文件"。
2.2 命令输出简介
每个发行版输出都有一定差异，我们以debian8 4.19.x发行版为例。
root@4f996feeb851:~# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 1991 1909 81 4 155 836
-/+ buffers/cache: 917 1073
Swap: 1023 1 1022
大部分的命令输出意思，大家可以在man文档中找到解析，这里不做赘述。
used: 已使用的内存 used = total - free -buffers -cached
free: 未使用的内存 memFree & swapFree in /proc/meminfo
shared: tmpfs使用的内存 shmem in /proc/meminfo
buffers：被内核缓冲去使用的内存
cached: 被页缓存和slabs使用的内存
buffers/cache： 表示buffers和cache的总和
swap： 交换分区的使用量
2.3 buffer和cache会使用内存吗？
答案是肯定的，先来了解下buffer和cache。
然而，free命令所展示的buffer和cache 有点狭义的意思——free展示的buffer表示 块设备所占用的缓存 、free展示的cache表示普通文件占用的the page cache(缓存页) 。
总之，buffer和cache使用的内存都是用来加速Linux读写性能，如果有新的进程需要内存，系统会将buffer和cache占用的内存回收，并重新分配给进程使用。
2.4 其他内存概念
RSS & VSZ & PSS & USS
RSS(Resident Set Size)：进程实际使用的物理内存大小，包括sharedMem。
VSZ(Virtual Memory Size)：进程所有能够访问到的内存大小，包括因为缺页中断，被swap出去的内存大小，以及sharedMem。
PSS(Proportional Set Size)：按照比例将内存的大小加到RSS中。
USS(Unique Set Size)：进程独占的物理内存大小。
usedMem分为 active & inactive
Linux会维护一个LRU List用来管理活动页和非活动页的回收。 简单讲， 越接近该List的末尾，该页面被回收的概率就越大，反之，越接近列首，则更不易被回收。 linux内核会维护两类LRUList——active list和inactive list，刚访问过的页面放入active list，长时间未访问的页面放入inactive list，内核线程kswapd会定期将active list中的页面移至 inactive list中。
如果系统的inactive的内存过大，可以通过如下操作对其做回收。
sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
3. 虚拟内存
现代x86系统，计算机能够使用的内存会大于其物理内存的上限，依靠的就是虚拟内存机制。Linux支持虚拟内存机制和实模式机制。
实模式下，计算机会直接申请物理内存， 虚拟内存机制下，系统会把磁盘当成内存的扩展，已增加可使用的内存大小。并通过映射map的机制，来保存和物理内存的真实对应关系。
在磁盘和内存之间传送Page的活动叫做swapping或者页面调度(paging)，被用作虚拟内存的磁盘分区称为swap。
可以通过在线添加swap的方式临时缓解内存不足的问题，但一般不能直接作在线减少swap的操作，很有可能导致进程的crash。具体swap配置方式见5.1swap相关配置。
4. OOM
1.What is OOM?
Out Of Memory Killer 是 Linux 的一种系统保护机制，在系统内存紧张时，kill掉某些进程防止系统卡死。系统通过打分机制，来实施对进程的杀死操作。默认机制是通过扫描所有进程的内存占用，cpu占用等因素，然后打分 (badness)，分数越高，进程被kill的优先级就越高。
2.哪些行为会让系统对进程进行打分？
进程使用fork(2)调用，创建众多子进程时，会加分(+)
进程已经运行了很长时间，或者和使用了大量的CPU时间，会减分(-)
进程的nice值如果比较低，会加分(+)
进程如果是特权进程（privileged）,会减分(-)
进程如果对硬件设备进行直接访问，会减分(-)
3.在哪儿可以看到进程的打分？
/proc/<pid>/oom_score
4.手动调整分数
/proc//oom_adj 该文件可以用于调整在oom发生时，哪些进程应该被kill，范围-16 -- +15 ，默认值为0，
特殊值-17：表示进程永远不会被kill。
5.我怎么知道系统有没有触发过OOM?
/var/log/messages 、 /var/log/syslog 系统日志或者 dmesg 系统日志诊断工具等都能够找到
5. 内存相关配置
5.1 swap相关配置
通过调节系统参数，来告诉计算机使用swap分区的权重
1. 简介
swappiness范围0-100，默认60
0: 表示禁止使用swap
60: 默认
100: 疯狂使用swap
2. 操作方法
# sysctl vm.swappiness=VALUE
# sysctl vm.swappiness=20
或者
# echo VALUE > /proc/sys/vm/swappiness
# echo 30 > /proc/sys/vm/swappiness
通过在线增加swap分区大小，临时控制内存泄露，内存不够用等异常。
1. 需要root用户
2. 创建存储文件
# dd if=/dev/zero of=/home/swap2G bs=1024 count=2M
3. 安全设置
# chown root:root /home/swap2G
# chmod 0600 /home/swap2G
4. 创建liunx交换分区
# mkswap /home/swap2G
5. enable 交换分区
# swapon /home/swap2G
6. 更新fstab文件【注意: 部分操作系统不需要】
# vim /etc/fstab
/home/swap2G none swap sw 0 0
7. 检查是否生效
#free -m
8. 卸载swap分区
# swapoff /home/swap2G
5.2 缓存相关
sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
0:不释放
1:释放页缓存
2:释放 dentries 和 inodes
3:释放所有缓存
5.3 OOM相关
vm.panic_on_oom
是否在触发 oom 机制时触发 kernel panic。0表示关闭（推荐），1表示打开。 kernel panic是指计算机遇到了致命的错误，并且他不知道该怎么处理时的一种动作——可以类比windows的蓝屏。 我们当然不希望每次计算机在oom时就直接蓝屏。推荐设置为0
vm.overcommit_kbytes:
用于限制进程能够申请的最大内存，0表示不设置，如果设置其他数值，比如400，则进程能够申请到的最大内存为 swap+400kBytes
vm.overcommit_ratio:
定义了进程可以使用的最大内存（百分比模式），默认为50。表示配置50之后，进程不允许申请超过 swap + 50% * 物理内存总量 以上的内存
vm.oom_kill_allocating_task (Linux 2.6.24+支持)
这在内存不足的情况下启用或禁用杀死OOM触发任务。0表示禁用（默认），1表示启用。可以理解为oom机制的开关，默认为禁用——表示要让oom触发器正常执行。
其他有兴趣的话，可以自行man proc
“Linux系统诊断之内存基础方法讲解”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注天达云网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！