何時需要關注 Linux 的記憶體用量？

Sandra Henry-stocker發表於2019-07-06

Linux 上的記憶體管理很複雜。儘管使用率高但未必存在問題。你也應當關注一些其他的事情。

在 Linux 上用光記憶體通常並不意味著存在嚴重的問題。為什麼？因為健康的 Linux 系統會在記憶體中快取磁碟活動，基本上佔用掉了未被使用的記憶體，這顯然是一件好事情。

換句話說，它不讓記憶體浪費掉。使用空閒的記憶體增加磁碟訪問速度，並且不佔用執行中應用程式的記憶體。你也能夠想到，使用這種記憶體快取比起直接訪問硬碟驅動器（HDD）快上數百倍，也比明顯快於直接訪問固態硬碟驅動。記憶體佔滿或幾乎佔滿通常意味著系統正在儘可能高效地執行當中 —— 並不是執行中遇到了問題。

快取如何工作

磁碟快取簡單地意味著系統充分利用未使用的資源（空閒記憶體）來加速磁碟讀取與寫入。應用程式不會失去任何東西，並且大多數時間裡能夠按需求獲得更多的記憶體。此外，磁碟快取不會導致應用程式轉而使用交換分割槽。反而，用作磁碟快取的記憶體空間當被需要時會立即歸還，並且磁碟內容會被更新。

主要和次要的頁故障

Linux 系統通過分割實體記憶體來為程式分配空間，將分割成的塊稱為“頁”，並且對映這些頁到每個程式的虛擬記憶體上。不再會用到的頁也許會從記憶體中移除，儘管相關的程式還在執行。當程式需要一個沒有被對映或沒在記憶體中頁時，故障便會產生。所以，這個“故障fault”並不意味著“錯誤error”而是“不可用unavailables”，並且故障在記憶體管理中扮演者一個重要的角色。

次要故障意味著在記憶體中的頁未分配給請求的程式，或未在記憶體管理單元中標記為出現。主要故障意味著頁沒有保留在記憶體中。

如果你想切身感受一下次要頁故障和主要頁故障出現的頻率，像這樣試一下 ps 命令。注意我們要的是與頁故障和產生它的命令相關的項。輸出中省略了很多行。MINFL 顯示出次要故障的數目，而 MAJFL 表示了主要故障的數目。

$ ps -eo min_flt,maj_flt,cmd
 MINFL  MAJFL CMD
230760    150 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 18
     0      0 [kthreadd]
     0      0 [rcu_gp]
     0      0 [rcu_par_gp]
     0      0 [kworker/0:0H-kblockd]
   ...
   166     20 gpg-agent --homedir /var/lib/fwupd/gnupg --use-standard-socket --daemon
   525      1 /usr/libexec/gvfsd-trash --spawner :1.16 /org/gtk/gvfs/exec_spaw/0
  4966      4 /usr/libexec/gnome-terminal-server
  3617      0 bash
     0      0 [kworker/1:0H-kblockd]
   927      0 gdm-session-worker [pam/gdm-password]

彙報單一程式，你可以嘗試這樣的命令（LCTT 譯註：引數裡面的 1 是要檢視的程式的 PID）：

$ ps -o min_flt,maj_flt 1
 MINFL  MAJFL
230064    150

你也可以新增其他的顯示欄位，例如程式所有者的 UID 和 GID。

$ ps -o min_flt,maj_flt,cmd,args,uid,gid 1
 MINFL  MAJFL CMD                         COMMAND                       UID   GID
230064    150 /usr/lib/systemd/systemd -- /usr/lib/systemd/systemd --     0     0

多少才算滿？

一種較好的方法來掌握記憶體究竟使用了多少是用 free -m 命令。-m 選項指定了數字的單位是 MiBmebibyte 而不是位元組。

$ free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3244        3069          35          49         140         667
Swap:          3535           0        3535

注意 free（未使用）的記憶體可能會不足，而 available（可用於啟動新的應用）會顯示更大的數量。這兩者的區別值得我們去關注。可用available意味著它可以在需要時恢復使用，而空閒free意味著現在就能夠使用。

什麼時候要擔心

如果 Linux 系統上的效能表現良好 —— 應用程式響應度高，命令列沒有顯示出問題 —— 很可能系統狀況良好。記住，一些應用也許會出於某種原因而變慢，但它不影響整個系統。

過多的硬故障也許表明確實存在問題，但要將其與觀察到的效能相比較。

一個好的方法是當可用記憶體接近 0 或者“用作交換swap used”項顯著增長或波動時開始擔心。如果“可用”項佔總記憶體可用量的百分比合理，那麼就無需擔心，就像下面的例子那樣：

$ free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3244        3069          35          49         140         667
Swap:          3535           0        3535

Linux 效能很複雜

拋開這些不說，Linux 系統上的記憶體可能會變滿，並且效能可能會降低。當系統出現問題時不要僅將單一的記憶體使用報告作為指標。