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今天我們來(lái)談?wù)凩inux的內(nèi)存機(jī)制。
首先我們理一下概念
一、什么是linux的內(nèi)存機(jī)制？
我們知道，直接從物理內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)要快的多，因此，我們希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內(nèi)存完成，而內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念。
物理內(nèi)存就是系統(tǒng)硬件提供的內(nèi)存大小，是真正的內(nèi)存，相對(duì)于物理內(nèi)存，在linux下還有一個(gè)虛擬內(nèi)存的概念，虛擬內(nèi)存就是為了滿足物理內(nèi)存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內(nèi)存，用作虛擬內(nèi)存的磁盤空間被稱為交換空間（Swap Space）。
作為物理內(nèi)存的擴(kuò)展，linux會(huì)在物理內(nèi)存不足時(shí)，使用交換分區(qū)的虛擬內(nèi)存，更詳細(xì)的說(shuō)，就是內(nèi)核會(huì)將暫時(shí)不用的內(nèi)存塊信息寫到交換空間，這樣以來(lái)，物理內(nèi)存得到了釋放，這塊內(nèi)存就可以用于其它目的，當(dāng)需要用到原始的內(nèi)容時(shí)，這些信息會(huì)被重新從交換空間讀入物理內(nèi)存。
Linux的內(nèi)存管理采取的是分頁(yè)存取機(jī)制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動(dòng)交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。
要深入了解linux內(nèi)存運(yùn)行機(jī)制，需要知道下面提到的幾個(gè)方面：
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Linux系統(tǒng)會(huì)不時(shí)的進(jìn)行頁(yè)面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內(nèi)存，即使并沒(méi)有什么事情需要內(nèi)存，Linux也會(huì)交換出暫時(shí)不用的內(nèi)存頁(yè)面。這可以避免等待交換所需的時(shí)間。
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Linux 進(jìn)行頁(yè)面交換是有條件的，不是所有頁(yè)面在不用時(shí)都交換到虛擬內(nèi)存，linux內(nèi)核根據(jù)”最近最經(jīng)常使用“算法，僅僅將一些不經(jīng)常使用的頁(yè)面文件交換到虛擬 內(nèi)存，有時(shí)我們會(huì)看到這么一個(gè)現(xiàn)象：linux物理內(nèi)存還有很多，但是交換空間也使用了很多。其實(shí)，這并不奇怪，例如，一個(gè)占用很大內(nèi)存的進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，需 要耗費(fèi)很多內(nèi)存資源，此時(shí)就會(huì)有一些不常用頁(yè)面文件被交換到虛擬內(nèi)存中，但后來(lái)這個(gè)占用很多內(nèi)存資源的進(jìn)程結(jié)束并釋放了很多內(nèi)存時(shí)，剛才被交換出去的頁(yè)面 文件并不會(huì)自動(dòng)的交換進(jìn)物理內(nèi)存，除非有這個(gè)必要，那么此刻系統(tǒng)物理內(nèi)存就會(huì)空閑很多，同時(shí)交換空間也在被使用，就出現(xiàn)了剛才所說(shuō)的現(xiàn)象了。關(guān)于這點(diǎn)，不 用擔(dān)心什么，只要知道是怎么一回事就可以了。
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交換空間的頁(yè)面在使用時(shí)會(huì)首先被交換到物理內(nèi)存，如果此時(shí)沒(méi)有足夠的物理內(nèi)存來(lái)容納這些頁(yè) 面，它們又會(huì)被馬上交換出去，如此以來(lái)，虛擬內(nèi)存中可能沒(méi)有足夠空間來(lái)存儲(chǔ)這些交換頁(yè)面，最終會(huì)導(dǎo)致linux出現(xiàn)假死機(jī)、服務(wù)異常等問(wèn)題，linux雖 然可以在一段時(shí)間內(nèi)自行恢復(fù)，但是恢復(fù)后的系統(tǒng)已經(jīng)基本不可用了。
因此，合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)Linux內(nèi)存的使用，是非常重要的.
在Linux 操作系統(tǒng)中，當(dāng)應(yīng)用程序需要讀取文件中的數(shù)據(jù)時(shí)，操作系統(tǒng)先分配一些內(nèi)存，將數(shù)據(jù)從磁盤讀入到這些內(nèi)存中，然后再將數(shù)據(jù)分發(fā)給應(yīng)用程序；當(dāng)需要往文件中寫 數(shù)據(jù)時(shí)，操作系統(tǒng)先分配內(nèi)存接收用戶數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫到磁盤上。然而，如果有大量數(shù)據(jù)需要從磁盤讀取到內(nèi)存或者由內(nèi)存寫入磁盤時(shí)，系統(tǒng)的讀寫性 能就變得非常低下，因?yàn)闊o(wú)論是從磁盤讀數(shù)據(jù)，還是寫數(shù)據(jù)到磁盤，都是一個(gè)很消耗時(shí)間和資源的過(guò)程，在這種情況下，Linux引入了buffers和 cached機(jī)制。
buffers與cached都是內(nèi)存操作，用來(lái)保存系統(tǒng)曾經(jīng)打開(kāi)過(guò)的文件以及文件屬性信息，這樣當(dāng)操作系統(tǒng)需要讀取某些文件時(shí)，會(huì)首先在buffers 與cached內(nèi)存區(qū)查找，如果找到，直接讀出傳送給應(yīng)用程序，如果沒(méi)有找到需要數(shù)據(jù)，才從磁盤讀取，這就是操作系統(tǒng)的緩存機(jī)制，通過(guò)緩存，大大提高了操 作系統(tǒng)的性能。但buffers與cached緩沖的內(nèi)容卻是不同的。
buffers是用來(lái)緩沖塊設(shè)備做的，它只記錄文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)（metadata）以及 tracking in-flight pages，而cached是用來(lái)給文件做緩沖。更通俗一點(diǎn)說(shuō)：buffers主要用來(lái)存放目錄里面有什么內(nèi)容，文件的屬性以及權(quán)限等等。而cached直接用來(lái)記憶我們打開(kāi)過(guò)的文件和程序。
為了驗(yàn)證我們的結(jié)論是否正確，可以通過(guò)vi打開(kāi)一個(gè)非常大的文件，看看cached的變化，然后再次vi這個(gè)文件，感覺(jué)一下兩次打開(kāi)的速度有何異同，是不是第二次打開(kāi)的速度明顯快于第一次呢？
接著執(zhí)行下面的命令：
find /* -name ?*.conf
看看buffers的值是否變化，然后重復(fù)執(zhí)行find命令，看看兩次顯示速度有何不同。
?
?
二、linux什么時(shí)候開(kāi)始使用虛擬內(nèi)存（swap)？
A.[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness
60
上面這個(gè)60代表物理內(nèi)存在使用60%的時(shí)候才會(huì)使用swap
swappiness=0的時(shí)候表示最大限度使用物理內(nèi)存，然后才是 swap空間，
swappiness＝100的時(shí)候表示積極的使用swap分區(qū)，并且把內(nèi)存上的數(shù)據(jù)及時(shí)的搬運(yùn)到swap空間里面。
通常情況下：
swap分區(qū)設(shè)置建議是內(nèi)存的兩倍 （內(nèi)存小于等于4G時(shí)），如果內(nèi)存大于4G，swap只要比內(nèi)存大就行。另外盡量的將swappiness調(diào)低，這樣系統(tǒng)的性能會(huì)更好。
B.修改swappiness參數(shù)
臨時(shí)性修改：
[root@wenwen ~]# sysctl vm.swappiness=10
vm.swappiness = 10
[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness ? ? ? ? ? ? ? ??
10
?
永久性修改：
[root@wenwen ~]# vim /etc/sysctl.conf
加入?yún)?shù)：
vm.swappiness = 35
然后在直接：
[root@wenwen ~]# sysctl -p
查看是否生效：
cat /proc/sys/vm/swappiness
35
?
?
?
三、怎么釋放內(nèi)存？
一般系統(tǒng)是不會(huì)自動(dòng)釋放內(nèi)存的
關(guān)鍵的配置文件/proc/sys/vm/drop_caches。這個(gè)文件中記錄了緩存釋放的參數(shù)，默認(rèn)值為0，也就是不釋放緩存。他的值可以為0~3之間的任意數(shù)字，代表著不同的含義：
0 – 不釋放
1 – 釋放頁(yè)緩存
2 – 釋放dentries和inodes
3 – 釋放所有緩存
實(shí)操：
?
很明顯多出來(lái)很多空閑的內(nèi)存了吧
?
?
四、怎么釋放swap？
前提：首先要保證內(nèi)存剩余要大于等于swap使用量，否則會(huì)宕機(jī)！根據(jù)內(nèi)存機(jī)制，swap分區(qū)一旦釋放，所有存放在swap分區(qū)的文件都會(huì)轉(zhuǎn)存到物理內(nèi)存上。通常通過(guò)重新掛載swap分區(qū)完成釋放swap。
a.查看當(dāng)前swap分區(qū)掛載在哪？
b.關(guān)停這個(gè)分區(qū)
c.查看狀態(tài)：
d.查看swap分區(qū)是否關(guān)停，最下面一行顯示全0
e.將swap掛載到/dev/sda5上
f.查看掛載是否成功
?
?
五、一些實(shí)際的小例子？
我在設(shè)置mysql的時(shí)候，將
my.cnf文件
innodb_buffer_pool_size = 6G（我操作系統(tǒng)的內(nèi)存就是6G，一般這個(gè)值設(shè)置為操作系統(tǒng)內(nèi)存的80%）
這個(gè)值并不是設(shè)置的越大越好。設(shè)置的過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致system的swap空間被占用，導(dǎo)致操作系統(tǒng)變慢，從而減低sql查詢的效率。
這里你可以這么理解，當(dāng)我將這個(gè)buffer_pool_size設(shè)置得過(guò)大，跟操作系統(tǒng)內(nèi)存一樣大的時(shí)候，我使用mysql,會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)調(diào)用大量的數(shù)據(jù)進(jìn)內(nèi)存，由于linux的內(nèi)存機(jī)制，再根據(jù)最近最優(yōu)的原則，將一部分?jǐn)?shù)據(jù)篩選放入swap分區(qū)，而swap分區(qū)沒(méi)有及時(shí)的清理掉數(shù)據(jù)，當(dāng)再次調(diào)用其它數(shù)據(jù)的時(shí)候，又會(huì)將一部分?jǐn)?shù)據(jù)篩選放入swap分區(qū)，可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，就是物理內(nèi)存還有剩余，甚至是空的，而swap分區(qū)卻是滿的。
本文摘自 ：https://blog.51cto.com/u
