都說Linux是吃內存大戶，可你知道具體是哪些進程吃掉了嗎？

作者：Mike 2019-10-25 11:20:07

一個經常被問到的 Linux 問題：為啥 Linux 系統沒運行多少程序，顯示的可用內存這么少？其實 Linux 與 Windows 的內存管理不同，會盡量緩存內存以提高讀寫性能，通常叫做 Cache Memory。

一個經常被問到的 Linux 問題：為啥 Linux 系統沒運行多少程序，顯示的可用內存這么少？

其實 Linux 與 Windows 的內存管理不同，會盡量緩存內存以提高讀寫性能，通常叫做 Cache Memory。

比較老的資料都會介紹 Linux 的 Cache 占用很多并沒有關系，因為 Linux 會盡可能利用內存進行緩存。但是緩存的回收也是需要資源的，比較好的一篇文章是 Poor Zorro 寫的 Linux 內存中的 Cache 真的能被回收么？。

雖然大部分情況下我們看到 Cache 占用很高時是沒有問題的，但是我們還是想弄清楚到底是哪個程序把 Cache 弄的那么高，這居然不是一件容易的事。

內核的模塊在分配資源的時候，為了提高效率和資源的利用率，都是透過 Slab 來分配的。Slab 為結構性緩存占用內存，該項也經常占用很大的內存。不過借助 slabtop 工具，我們可以很方便的顯示內核片緩存信息，該工具可以更直觀的顯示 /proc/slabinfo 下的內容。

# 顯示了一臺機器緩存中占用對象的情況  
$ slabtop -s c   
Active / Total Objects (% used)    : 856448 / 873737 (98.0%)  
 Active / Total Slabs (% used)      : 19737 / 19737 (100.0%)  
 Active / Total Caches (% used)     : 67 / 89 (75.3%)  
 Active / Total Size (% used)       : 141806.80K / 145931.33K (97.2%)  
 Minimum / Average / Maximum Object : 0.01K / 0.17K / 8.00K  
  OBJS ACTIVE  USE OBJ SIZE  SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME  
416949 416949 100%    0.10K  10691   39     42764K buffer_head  
  5616   5545  98%    2.00K    351   16     11232K kmalloc-2048  
  9114   8990  98%    1.02K    294   31  9408K ext4_inode_cache  
 12404  12404 100%    0.57K    443   28  7088K radix_tree_node  
 10800  10731  99%    0.58K    400   27  6400K inode_cache  
 31290  29649  94%    0.19K    745   42  5960K dentry  
  3552   3362  94%    1.00K    111   32  3552K kmalloc-1024  
  1100   1055  95%    2.84K    100   11  3200K task_struct  
  1649   1481  89%    1.88K     97   17  3104K TCP  
 27000  27000 100%    0.11K    750   36  3000K sysfs_dir_cache  
  1380   1269  91%    2.06K     92   15  2944K sighand_cache

雖然上面的命令顯示了 Cache 中 Slab 的情況，但是還是沒有顯示什么程序占用的 Cache。

方案一：使用 Pcstat 來實現

經過搜索，發現 linux-ftools 這個工具可以顯示某個文件占用的 Cache 的情況, fincore 只是它其中的一個工具。

$ fincore [options] files...  
  --pages=false      Do not print pages  
  --summarize        When comparing multiple files, print a summary report  
  --only-cached      Only print stats for files that are actually in cache.  
https://colobu.com/2017/03/07/what-is-in-linux-cached/root@xxxxxx:/var/lib/mysql/blogindex# fincore --pages=false --summarize --only-cached *   
stats for CLUSTER_LOG_2010_05_21.MYI: file size=93840384 , total pages=22910 , cached pages=1 , cached size=4096, cached perc=0.004365   
stats for CLUSTER_LOG_2010_05_22.MYI: file size=417792 , total pages=102 , cached pages=1 , cached size=4096, cached perc=0.980392   
stats for CLUSTER_LOG_2010_05_23.MYI: file size=826368 , total pages=201 , cached pages=1 , cached size=4096, cached perc=0.497512   
stats for CLUSTER_LOG_2010_05_24.MYI: file size=192512 , total pages=47 , cached pages=1 , cached size=4096, cached perc=2.127660  
 stats for CLUSTER_LOG_2010_06_03.MYI: file size=345088 , total pages=84 , cached pages=43 , cached size=176128, cached perc=51.190476   
stats for CLUSTER_LOG_2010_06_04.MYD: file size=1478552 , total pages=360 , cached pages=97 , cached size=397312, cached perc=26.944444   
stats for CLUSTER_LOG_2010_06_04.MYI: file size=205824 , total pages=50 , cached pages=29 , cached size=118784, cached perc=58.000000   
stats for COMMENT_CONTENT_2010_06_03.MYI: file size=100051968 , total pages=24426 , cached pages=10253 , cached size=41996288, cached perc=41.975764   
stats for COMMENT_CONTENT_2010_06_04.MYD: file size=716369644 , total pages=174894 , cached pages=79821 , cached size=326946816, cached perc=45.639645   
stats for COMMENT_CONTENT_2010_06_04.MYI: file size=56832000 , total pages=13875 , cached pages=5365 , cached size=21975040, cached perc=38.666667   
stats for FEED_CONTENT_2010_06_03.MYI: file size=1001518080 , total pages=244511 , cached pages=98975 , cached size=405401600, cached perc=40.478751   
stats for FEED_CONTENT_2010_06_04.MYD: file size=9206385684 , total pages=2247652 , cached pages=1018661 , cached size=4172435456, cached perc=45.321117   
stats for FEED_CONTENT_2010_06_04.MYI: file size=638005248 , total pages=155763 , cached pages=52912 , cached size=216727552, cached perc=33.969556   
stats for FEED_CONTENT_2010_06_04.frm: file size=9840 , total pages=2 , cached pages=3 , cached size=12288, cached perc=150.000000   
stats for PERMALINK_CONTENT_2010_06_03.MYI: file size=1035290624 , total pages=252756 , cached pages=108563 , cached size=444674048, cached perc=42.951700   
stats for PERMALINK_CONTENT_2010_06_04.MYD: file size=55619712720 , total pages=13579031 , cached pages=6590322 , cached size=26993958912, cached perc=48.533080   
stats for PERMALINK_CONTENT_2010_06_04.MYI: file size=659397632 , total pages=160985 , cached pages=54304 , cached size=222429184, cached perc=33.732335   
stats for PERMALINK_CONTENT_2010_06_04.frm: file size=10156 , total pages=2 , cached pages=3 , cached size=12288, cached perc=150.000000   
---  
total cached size: 32847278080

fincore 的工作原理是將指定文件的相應 Inode Data 與 Kernel 的 Page Cache Table 做對比，如果 Page Cache Table 有這個 Inode 信息，就找到該 Inode 對應的 Data Block 的大小。

因為 Kernel 的 Page Cache Table 只存儲 Data Block 的引用而不是文件名，即文件的 Inode 信息。所以并沒有任何一個工具運行一次就可以找出所有的文件使用緩存的情況。所以使用 linux-fincore 這個工具也只能加文件名來判斷該文件是否被緩存，如果緩存，大小是多少。問題是你不能隨便猜哪個文件是否被緩存吧。

Shanker 提供了一個腳本來解決此問題，那就是查看哪些進程使用的物理內存最多，就找到該進程打開的文件，然后用 fincore 來查看這些文件的緩存使用率。

這個辦法在大部分情況下都可以找到占用 Cache 較多的程序和進程。腳本內容如下：

#!/bin/bash  
#Author: Shanker  
#Time: 2016/06/08  
#set -e  
#set -u  
#you have to install linux-fincore  
if [ ! -f /usr/local/bin/linux-fincore ]  
then  
    echo "You haven't installed linux-fincore yet"  
    exit  
fi  
#find the top 10 processs' cache file  
ps -e -o pid,rss|sort -nk2 -r|head -10 |awk '{print $1}'>/tmp/cache.pids   
#find all the processs' cache file  
#ps -e -o pid>/tmp/cache.pids  
if [ -f /tmp/cache.files ]  
then  
    echo "the cache.files is exist, removing now "  
    rm -f /tmp/cache.files  
fi  
while read line  
do  
    lsof -p $line 2>/dev/null|awk '{print $9}' >>/tmp/cache.files   
done</tmp/cache.pids  
if [ -f /tmp/cache.fincore ]  
then  
    echo "the cache.fincore is exist, removing now"  
    rm -f /tmp/cache.fincore  
fi  
for i in `cat /tmp/cache.files`  
do  
    if [ -f $i ]  
    then  
        echo $i >>/tmp/cache.fincore  
    fi  
done  
linux-fincore -s  `cat /tmp/cache.fincore`  
rm -f /tmp/cache.{pids,files,fincore}

比較遺憾的是，linux-ftools 目前已經不再維護了。在新版本的操作系統上沒法編譯好這個程序，所以這個方法失效了。

再次通過 Google 搜索，后來我找到了 pcstat 這個工具，pcstat 使用 Go 語言開發，功能基本和 linux-ftools 一樣。

項目地址：https://github.com/tobert/pcstat

然后我修改了 Shanker 的腳本，讓它使用 pcstat 來進行處理，這樣就可以很好的找到 Cache 所占用的情況。修改后的腳本如下：

#!/bin/bash  
#you have to install pcstat  
if [ ! -f /data0/brokerproxy/pcstat ]  
then  
    echo "You haven't installed pcstat yet"  
    echo "run \"go get github.com/tobert/pcstat\" to install"  
    exit  
fi  
#find the top 10 processs' cache file  
ps -e -o pid,rss|sort -nk2 -r|head -10 |awk '{print $1}'>/tmp/cache.pids  
#find all the processs' cache file  
#ps -e -o pid>/tmp/cache.pids  
if [ -f /tmp/cache.files ]  
then  
    echo "the cache.files is exist, removing now "  
    rm -f /tmp/cache.files  
fi  
while read line  
do  
    lsof -p $line 2>/dev/null|awk '{print $9}' >>/tmp/cache.files   
done</tmp/cache.pids  
if [ -f /tmp/cache.pcstat ]  
then  
    echo "the cache.pcstat is exist, removing now"  
    rm -f /tmp/cache.pcstat 
fi  
for i in `cat /tmp/cache.files`  
do  
    if [ -f $i ]  
    then  
        echo $i >>/tmp/cache.pcstat  
    fi  
done  
/data0/brokerproxy/pcstat  `cat /tmp/cache.pcstat`  
rm -f /tmp/cache.{pids,files,pcstat}

腳本運行成功后的顯示結果如下：

+------------------------------------------+----------------+------------+-----------+---------+  
| Name                                     | Size (bytes)   | Pages      | Cached    | Percent |  
|------------------------------------------+----------------+------------+-----------+---------|  
| /data0/abcasyouknow/0307/abc             | 10060771       | 2457       | 2457      | 100.000 |  
| /data0/abcasyouknow/0307/logs/abc.log    | 1860           | 1          | 1         | 100.000 |  
| /data0/abcasyouknow/0307/logs/uuid.log   | 326326364      | 79670      | 79670     | 100.000 |  
| /usr/bin/bash                            | 960384         | 235        | 194       | 082.553 |  
| /usr/lib/locale/locale-archive           | 106065056      | 25895      | 211       | 000.815 |  
| /usr/lib64/libnss_files-2.17.so          | 58288          | 15         | 15        | 100.000 |  
| /usr/lib64/libc-2.17.so                  | 2107760        | 515        | 336       | 065.243 |  
| /usr/lib64/libdl-2.17.so                 | 19512          | 5          | 5         | 100.000 |  
| /usr/lib64/libtinfo.so.5.9               | 174520         | 43         | 42        | 097.674 |  
| /usr/lib64/ld-2.17.so                    | 164336         | 41         | 41        | 100.000 |  
| /usr/lib64/gconv/gconv-modules.cache     | 26254          | 7          | 7         | 100.000 |  
+------------------------------------------+----------------+------------+-----------+---------+

從結果我們可以看到 uuid.log 占用 Cache 比較多。這個文件是打開的，程序一直在往里面寫日志，Linux 應該是把它緩存了。

方案二：使用 Vmtouch 來實現

除了上面提到的 pcstat 工具外，你還可以使用 vmtouch 來實現同樣的目的。vmtouch 是一個可以查詢到緩存的文件和目錄，并且能把文件推入緩存或者驅逐出緩存的工具。

項目地址：https://github.com/hoytech/vmtouch

安裝 Vmtouch

$ git clone https://github.com/hoytech/vmtouch  
$ cd vmtouch  
$ make  
$ sudo make install

使用 Vmtouch

vmtouch 命令語法

$ vmtouch  
vmtouch: no files or directories specified  
vmtouch v1.0.2 - the Virtual Memory Toucher by Doug Hoyte  
Portable file system cache diagnostics and control  
Usage: vmtouch [OPTIONS] ... FILES OR DIRECTORIES ...  
Options:  
  -t touch pages into memory  
  -e evict pages from memory  
  -l lock pages in physical memory with mlock(2)  
  -L lock pages in physical memory with mlockall(2)  
  -d daemon mode  
  -m max file size to touch  
  -p use the specified portion instead of the entire file  
  -f follow symbolic links  
  -h also count hardlinked copies  
  -w wait until all pages are locked (only useful together with -d)  
  -v verbose  
  -q quiet

2. 一些使用的例子

由于 vmtouch 直接支持目錄級查詢，所以使用起來簡單得多了。

$ vmtouch /tmp/  
vmtouch: WARNING: skipping non-regular file: /tmp/ssh-GgJnCEkWMQC2/agent.1068  
           Files: 17  
     Directories: 7  
  Resident Pages: 4780/4780  18M/18M  100%  
         Elapsed: 0.001006 seconds

如果需要查看更詳細信息，可以使用 -v 參數。

$ vmtouch -v /tmp/

查看一個文件被緩存了多少

$ vmtouch -v ~/Downloads/phoronix-test-suite_6.0.1_all.deb   
/home/neo/Downloads/phoronix-test-suite_6.0.1_all.deb  
[                                            ] 0/132  
           Files: 1  
     Directories: 0  
  Resident Pages: 0/132  0/528K  0%  
         Elapsed: 0.000117 seconds

把指定的文件緩存起來

$ vmtouch -vt ~/Downloads/phoronix-test-suite_6.0.1_all.deb   
/home/neo/Downloads/phoronix-test-suite_6.0.1_all.deb  
[OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO] 132/132  
           Files: 1  
     Directories: 0  
   Touched Pages: 132 (528K)  
         Elapsed: 0.007935 seconds

把緩存中指定的數據驅逐出去

$ vmtouch -ve ~/Downloads/phoronix-test-suite_6.0.1_all.deb   
Evicting /home/neo/Downloads/phoronix-test-suite_6.0.1_all.deb  
           Files: 1  
     Directories: 0  
   Evicted Pages: 132 (528K)  
         Elapsed: 0.000109 seconds

更多關于 vmtouch 使用的具體信息，你可以參考官網：https://hoytech.com/vmtouch/

如果你還有更多 Linux 下查看 Cache 或 Buffer 占用的方法，請直接留言告訴我們喲！

責任編輯：龐桂玉來源：運維之美

Linux 內存命令