Linux系统查看内存使用情况

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Windows及带有GUI的Linux操作系统中，我们通常可以使用UI查看系统内存及空间使用情况，但是对于开发或者运维人员来说，经常要工作在没有GUI的Linux的服务器，命令行能比GUI提供更多功能和灵活性。

特别当我们的系统中某个应用程序异常，或者系统占用异常，抑或linux开发需要内存裁剪时，我们就要了解下系统内存及空间使用情况，就需要掌握几个常用的查看工具。

常用命令

• 查看内存使用情况：free
• 显示进程信息（包括CPU、内存使用等信息）：top、ps
• 查看驱动占用内存：lsmod

1 查看系统内存free

free命令可以显示当前系统未使用的和已使用的内存大小，还可以显示被内核使用的内存缓冲区。在终端中输入free（参数稍后说明）可以看到我们服务器内存情况，如下：

1.1详细说明如下：

Mem: 内存的使用信息
Swap: 交换空间的使用信息

total:总计物理内存的大小。
used:已使用物理内存。
free:可用物理内存。
shared:多个进程共享的内存总额。
buffers/cached:缓存缓冲使用物理内存大小。
available:还可以被应用程序使用的物理内存大小。

1.2 各物理内存之间的关系

total = used + free + buffer/cache
avaiable = free + buffer/cache(一般来说是这样，个人电脑是这样，但服务器或者公共云普通用户有部分buffer/cache是用不了的就会有avaiable < free + buffer/cache)

1.3 free与available的区别

free是正在未被使用的内存
available是应用程序认为可用的内存
Linux为了提升读写性能，消耗一部分内存资源作为缓存或者缓冲内存，在内核看来这部分buffer/cache属于已被使用的内存；在应用程序申请内存，而free内存不够时，就会让内核回收buffer和cache来满足应用程序的内存需求。

1.4buff和cache的区别

buffers和cache是有一定区别的：

• A buffer is something that has yet to be “written” to disk.　　—buffer 写缓存，数据存储时，先保存到磁盘缓冲区，然后再写入到永久空间
• A cache is something that has been “reed” from the disk adn stored for later use. –cache 读缓存，数据从磁盘读出后，暂留在缓冲区，预备程序接下来的使用。
• 更为形象的描述，请参考：
  https://www.cnblogs.com/M18-BlankBox/p/5326484.html

1.5 free参数说明

free命令下显示的单位是k，可以在free后面加上-m（即free -m）显示单位为Mb，如下图：

可以通过free --help查看free的详细命令：

通过free -h可以自动匹配适合人阅读习惯的单位，其中h是humanity之意。

ps:
第3行swap为交换分区，类似windows系统中的虚拟内存，当内存不足的时候，把一部分硬盘空间虚拟成内存使用,从而解决内存容量不足的情况。

2 查看进程占用内存

• top命令可以实时动态地查看系统的整体运行情况，是一个综合了多方信息监测系统性能和运行信息的实用工具。通过top命令可以有效的发现系统的缺陷出在哪里，如内存不够、CPU处理能力不够、IO读写过高等。通过top命令所提供的互动式界面，用热键可以管理。
  相关语法：top -X

-b：以批处理模式操作；
-c：显示完整的治命令；
-d：屏幕刷新间隔时间；
-I：忽略失效过程；
-s：保密模式；
-S：累积模式；
-i<时间>：设置间隔时间；
-u<用户名>：指定用户名；
-p<进程号>：指定进程；
-n<次数>：循环显示的次数。

• 在top命令执行过程中可以使用的一些交互命令。这些命令都是单字母的，如果在命令行中使用了-s选项， 其中一些命令可能会被屏蔽。交互命令如下：

h：显示帮助画面，给出一些简短的命令总结说明；
k：终止一个进程；
i：忽略闲置和僵死进程，这是一个开关式命令；
q：退出程序；
r：重新安排一个进程的优先级别；
S：切换到累计模式；
s：改变两次刷新之间的延迟时间（单位为s），如果有小数，就换算成ms。输入0值则系统将不断刷新，默认值是5s；
f或者F：从当前显示中添加或者删除项目；
o或者O：改变显示项目的顺序；
l：切换显示平均负载和启动时间信息；
m：切换显示内存信息；
t：切换显示进程和CPU状态信息；
c：切换显示命令名称和完整命令行；
M：根据驻留内存大小进行排序；
P：根据CPU使用百分比大小进行排序；
T：根据时间/累计时间进行排序；
w：将当前设置写入~/.toprc文件中。

• 直接在终端中输入top指令，可以看到如下界面：
  

2.1 top命令的第一到第五行的详细说明如下：

top – 10:14:31 当前系统时间
up 3 days, 22:36 系统已经运行了3天22h36min
1 users 共有1个用户为登录状态
load average: 0.57, 0.74, 0.65 系统负载，即任务队列的平均长度，load average后面的三个数字分别表示距离现在一分钟，五分钟，十五分钟的负载情况。
注意：load average数据是每隔5秒钟检查一次活跃的进程数，然后按特定算法计算出的数值。如果这个数除以逻辑CPU的数量，结果高于5的时候就表明系统在超负荷运转了。

Tasks: 322 total 总进程数
2 running 正在运行的进程数
320 sleeping 睡眠的进程数
0 stopped 停止的进程数
0 zombie 冻结进程数
%Cpu(s): 2.7 us, 用户空间占用CPU百分比（用户态使用CPU占比）
2.7 sy 内核空间占用CPU百分比 （系统态使用CPU占比）
0.0 ni 用做nice加权的进程分配的用户态cpu时间比
94.0 id 空闲的cpu时间比
0.0 wa IO wait ，cpu等待磁盘写入完成时间
0.0 hi Hardware IRQ，硬中断消耗时间
0.0 si Software IRQ，软中断消耗时间
0.7 st 被hypervisor（管理程序，一般为服务器或者虚拟机）偷取时间
MiB Mem : 11995.2 total 物理内存总量，单位：Mb
360.9 free 空闲内存总量
6766.0 used 使用的物理内存总量，此处需要注意的是：used实际指的是现在系统内核控制的内存数，空闲内存总量（free）是内核还未纳入其管控范围的数量。纳入内核管理的内存不见得都在使用中，还包括过去使用过的现在可以被重复利用的内存，内核并不把这些可被重新使用的内存交还到free中去，因此在linux上free内存会越来越少，但不用为此担心。
4868.3+buff/cache 用作内核缓存的内存量
MiB Swap: 7680.0 total 交换区总量
7433.1 free 空闲交换区总量
246.9 used 使用的交换区总量
3665.4 avail Mem 在不交换的情况下，对启动新应用程序可用内存的估计
（网上也有说法是交换区的可用容量）
top命令第六行为空。
top命令第七行是各个进程的监控：

从左到右依次为：

PID — 进程id
USER — 进程所有者
PR — 进程优先级
NI — nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
VIRT — 进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
RES — 进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
SHR — 共享内存大小，单位kb
S — 进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
%CPU — 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM — 进程使用的物理内存百分比
TIME+ — 进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
COMMAND — 进程名称（命令名/命令行）

需要注意的是，此界面显示的并不是所有进程，由于页面显示限制仅仅显示了这几行，我们可以通过top -b -n 1查看系统的所有进程的快照。

3查看内核占用内存

命令：cat /proc/meminfo

详细说明可以查看https://blog.csdn.net/qingzhuyuxian/article/details/80453538

注：initrd和初始化代码init在引导完成之后会被释放掉，所以最终的内核可管理内存(total)会比dmesg显示的available更多一点，相应的源代码可参见： free_initrd_mem() 和 free_initmem()。
优化可以主要从优化保留内存和优化used内存两个方面进行，具体的需要结合代码。
查看磁盘命令比较多，最常用的为: df -lh 命令

4 lsmod查看驱动占用内存

命令：lsmod

• 功能：
  列出已加载的模块，以友好的方式显示/proc/modules的内容
• 格式：
  第一列：Module表示模块的名称，如sysDebug
  第二列：Size表示模块大小，单位：byte
  第三列：Used 表示依赖的模块个数
  第四列：by表示依赖的模块内容
• 示例：
  lsmod|grep -i ext3 //查看当前系统是否加载ext3驱动模块