linux進程內存分布

1. linux查看內存使用情況

linux查看內存使用情況的方法是，1，proc。meminfo，查看 RAM 使用情況最簡單的方法是通過 ，procmeminfo。這個動態更新的虛擬文件實際上是許多其他內存相關工具 free ，ps ，top的組合顯示。

2，atop。atop 命令是一個終端環境的監控命令。它顯示的是各種系統資源，CPU, memory, network， IOkernel的綜合，並且在高負載的情況下進行了彩色標注。

3，free。free 命令是一個快速查看內存使用情況的方法，它是對 ，proc，meminfo 收集到的信息的一個概述。

4，GNOME System Monitor。GNOME System Monitor 是一個顯示最近一段時間內的 CPU內存交換區及網路的使用情況的視圖工具。它還提供了一種查看 CPU 及內存使用情況的方法。

5，htop。htop 命令顯示了每個進程的內存實時使用率。它提供了所有進程的常駐內存大小，程序總內存大小，共享庫大小等的報告，列表可以水平及垂直滾動。6，KDE System Monitor功能同 4 中介紹的 GENOME 版本。

2. linux下，一個運行中的程序，究竟佔用了多少內存

這個需要設計該程序的人才知道，總體來講，程序佔用內存空間包括程序本身佔用的內存和執行程序任務佔用內存。從編程來說：進程的內存分布分為3塊：1.代碼段 2.堆棧段 3.數據段。程序可執行部分的代碼段，常量、全局變數都是在程序執行中一直佔用內存。堆棧段佔用內存的大小隨著函數調用層次和變數空間的分配而增減。數據段保存著程序執行過程中上下文需要的數據，基本是保持不變的。通過以上方法可大致確定程序運行需要的大致內存。

3. Linux內存系統

維基網路——虛擬內存定義

All about Linux swap space

Linux將物理RAM （Random Access Memory） 劃分為稱為頁面的內存塊。交換是將一頁內存復制到硬碟上的預配置空間（稱為交換空間）以釋放改內存頁面上的過程。物理內存和交換空間的組合就是可用的虛擬內存量。

虛擬內存的那點事兒

進程是與其他進程共享CPU和內存資源的。為了有效的管理內存並減少出錯，現代操作系統提供了一種對主存的抽象概念，即：虛擬內存（ Virtual Memory ）。 虛擬內存為每個進程提供一個一致的，私有的地址空間，每個進程擁有一片連續完整的內存空間。

正如 維基網路 所說，虛擬內存不只是「使用硬碟空間來擴展內存」的技術。 虛擬內存的重要意義是它定義了一個連續的虛擬地址空間， 使得程序編寫難度降低。並且， 把內存擴展到硬碟空間只是使用虛擬內存的必然結果，虛擬內存空間會存在硬碟中，並且會被全部放入內存中緩沖（按需），有的操作系統還會在內存不夠的情況下，將一進程的內存全部放入硬碟空間中，並在切換到進程時再從硬碟讀取 （這也是Windows會經常假死的原因...）。

虛擬內存主要提供了如下三個重要的能力：

內存通常被組織為一個由M個連續的位元組大小的單元組成的數組。每個位元組都有一個唯一的物理地址 （Physical Address PA） ，作為到數組的索引。

CPU訪問內存最簡單直接的方法就是使用物理地址，這種定址方式稱為 物理定址 。

現代計算機使用的是一種被稱為虛擬定址 （Virtual Addressing） 的定址方式。 使用虛擬定址，CPU需要將虛擬地址翻譯成物理地址，這樣才能訪問到真實的物理內存。

虛擬定址需要硬體與操作系統之間相互合作。 CPU中含有一個被稱為內存管理單元 （Memory Management Unit，MMU） 的硬體，它的功能是將虛擬地址轉換稱為物理地址，MMU需要藉助存放在內存中的 頁表 來動態翻譯虛擬地址，該頁表由操作系統管理。

分頁表是一種數據結構，它用於計算機操作系統中虛擬內存系統，其存儲了虛擬地址到物理地址之間的映射。虛擬地址在訪問進程中是唯一的，而物理地址在硬體（比如內存）中是唯一的。

在操作系統中使用 虛擬內存 ，每個進程會認為使用一塊大的連續的內存，事實上，每個進程的內存散布在 物理內存 的不同區域。或者可能被調出到備份存儲中（一般是硬碟）。當一個進程請求自己的內存，操作系統負責把程序生成的虛擬地址，映射到實際存儲的物理內存上。操作系統在 分頁表 中存儲虛擬地址到物理地址的映射。每個映射被稱為 分頁表項（page table entry ,PTE） 。

在一個簡單的地址空間方案中，由虛擬地址定址的頁與物理內存中的幀之間的關系。物理內存可以包含屬於許多進程的頁。如果不經常使用，或者物理內存已滿，可以將頁面分頁到磁碟。在上圖中，並非所有頁面都在物理內存中。

虛擬地址到物理地址的轉換（即虛擬內存的管理）、內存保護、CPU高速緩存的控制。

現代的內存管理單元是以 頁 的方式，分割虛擬地址空間（處理器使用的地址范圍）的；頁的大小是2的n次方，通常為幾KB（位元組）。地址尾部的n位（頁大小的2的次方數）作為頁內的偏移量保持不變。其餘的地址位（address）為（虛擬）頁號。

內存管理單元通常藉助一種叫做轉譯旁觀緩沖器（Translation Lookaside Buffer，TLB）和相聯高速緩存來將虛擬頁號轉換為物理頁號。當後備緩沖器中沒有轉換記錄時，則使用一種較慢的機制，其中包括專用硬體的數據結構或軟體輔助手段。這個數據結構稱為 分頁表 ，頁表中的數據叫做 分頁表項 （page table entry PTE）。物理頁號結合頁偏移量便提供了完整的物理地址。

頁表 或 轉換後備緩沖器數據項應該包括的信息有：

有時候，TLB和PTE會 禁止對虛擬頁訪問 ，這可能是因為沒有RAM與虛擬頁相關聯。如果是這種情況，MMU將向CPU發出頁錯誤的信號，操作系統將進行處理，也許會尋找RAM的空白幀，同時建立一個新的PTE將之映射到所請求的虛擬地址。如果沒有空閑的RAM，可能必須關閉一個已經存在的頁面，使用一些替換演算法，將之保存到磁碟中（這被稱為頁面調度）。

當需要將虛擬地址轉換為物理地址時，首先搜索TLB，如果找到匹配（TLB）命中，則返回物理地址並繼續存儲器訪問。然而，如果沒有匹配（稱為TLB未命中），則MMU或操作系統TLB未命中處理器通常會查找 頁表 中的地址映射以查看是否存在映射（頁面遍歷），如果存在，則將其寫回TLB（這必須完成，因為硬體通過虛擬存儲器系統中的TLB訪問存儲器），並且重啟錯誤指令（這也可以並行發生）。此後續轉換找到TLB命中，並且內存訪問將繼續。

虛擬地址到物理地址的轉換過程，如果虛擬內存不存在與TLB，轉換會被重置並通過分頁表和硬體尋找。

通常情況下，用於處理此中斷的程序是操作系統的一部分。如果操作系統判斷此次訪問有效，那麼 操作系統會嘗試將相關的分頁從硬碟上的虛擬內存文件調入內存。 而如果訪問是不被允許的，那麼操作系統通常會結束相關的進程。

雖然叫做「頁缺失」錯誤，但實際上這並不一定是一種錯誤。而且這一機制是利用虛擬內存來增加程序可用內存空間。

發生這種情況的可能性：

當原程序再次需要該頁內的數據時，如果這一頁確實沒有被分配出去，那麼系統只需要重新為該頁在MMU內注冊映射即可。

操作系統需要：

硬性頁缺失導致的性能損失是很大的。
另外，有些操作系統會將程序的一部分延遲到需要使用的時候再載入入內存執行，以此提升性能。這一特性也是通過捕獲硬性頁缺失達到的。

當硬性頁缺失過於頻繁發生時，稱發生 系統顛簸。

具體動作與所使用的操作系統有關，比如Windows會使用異常機制向程序報告，而類Unix系統則使用信號機制。

盡管在整個運行過程中，程序引用不同的頁面總數（也就是虛擬內存大小）可能超出了物理存儲器（DRAM）總大小，但是程序常常在較小的活動頁面上活動，這個集合叫做工作集或者常駐集。在工作集被緩存後，對它的反復調用會使程序命中提高，從而提高性能。

大部分的程序都可以在存儲器獲取數據和讀取中達到穩定的狀態，當程序達到穩定狀態時，存儲器的使用量通常都不會太大。虛擬內存雖然可以有效率控制存儲器的使用， 但是大量的頁缺失還是造成了系統遲緩的主要因素。 當工作集的大小超過物理存儲器大小，程序將會發生一種不幸的情況，這種情況稱為 「顛簸」 ，頁面將不停的寫入、釋放、讀取，由於大量的丟失（而非命中）而損失極大性能。用戶可以增加隨機存取存儲器的大小或是減少同時在系統里運行程序的數量來降低系統顛簸的記錄。

推薦閱讀：

操作系統--分頁(一)

操作系統實現（二）：分頁和物理內存管理

4. linux下查看進程內存的方法

現有一個進程id為「11529」，想要查詢該進程佔用的內存大小。

方法一：cat /proc/11529/status

方法二：pmap -x 11529

方法三：top -n 1 | grep 11529 | awk '{print $5}'

方法四：ps -e -o 'pid,comm,args,pcpu,rsz,vsz,stime,user,uid' | grep 11529 | awk '{print $5}'

現有一個進程name為「sensechess-app」，想要查詢該進程佔用的內存大小。

自開發的的腳本工具 - sysMonitor.zip，可監控系統或者某個進程的CPU、MEM、DISK的使用情況.

示例：

5. Linux下怎麼查看內存使用情況和CPU利用率

1. 在系統維護的過程中，隨時可能有需要查看 CPU 使用率，並根據相應信息分析系統狀況的需要。在 CentOS 中，可以通過 top 命令來查看 CPU 使用狀況。運行 top 命令後，CPU 使用狀態會以全屏的方式顯示，並且會處在對話的模式 -- 用基於 top 的命令，可以控制顯示方式等等。退出 top 的命令為 q （在 top 運行中敲 q 鍵一次）。
top命令是Linux下常用的性能分析工具，能夠實時顯示系統中各個進程的資源佔用狀況，類似於Windows的任務管理器
可以直接使用top命令後，查看%MEM的內容。可以選擇按進程查看或者按用戶查看，如想查看oracle用戶的進程內存使用情況的話可以使用如下的命令：
$ top -u oracle

2. 釋義：
PID：進程的ID
USER：進程所有者
PR：進程的優先順序別，越小越優先被執行
NInice：值
VIRT：進程佔用的虛擬內存
RES：進程佔用的物理內存
SHR：進程使用的共享內存
S：進程的狀態。S表示休眠，R表示正在運行，Z表示僵死狀態，N表示該進程優先值為負數
%CPU：進程佔用CPU的使用率
%MEM：進程使用的物理內存和總內存的百分比
TIME+：該進程啟動後佔用的總的CPU時間，即佔用CPU使用時間的累加值。
COMMAND：進程啟動命令名稱

3.操作實例:

在命令行中輸入 「top」

即可啟動 top

top 的全屏對話模式可分為3部分：系統信息欄、命令輸入欄、進程列表欄。

第一部分 -- 最上部的 系統信息欄 ：

第一行（top）：

「00:11:04」為系統當前時刻；

「3:35」為系統啟動後到現在的運作時間；

「2 users」為當前登錄到系統的用戶，更確切的說是登錄到用戶的終端數 -- 同一個用戶同一時間對系統多個終端的連接將被視為多個用戶連接到系統，這里的用戶數也將表現為終端的數目；

「load average」為當前系統負載的平均值，後面的三個值分別為1分鍾前、5分鍾前、15分鍾前進程的平均數，一般的可以認為這個數值超過 CPU 數目時，CPU 將比較吃力的負載當前系統所包含的進程；

第二行（Tasks）：

「59 total」為當前系統進程總數；

「1 running」為當前運行中的進程數；

「58 sleeping」為當前處於等待狀態中的進程數；

「0 stoped」為被停止的系統進程數；

「0 zombie」為被復原的進程數；

第三行（Cpus）：

分別表示了 CPU 當前的使用率；

第四行（Mem）：

分別表示了內存總量、當前使用量、空閑內存量、以及緩沖使用中的內存量；

第五行（Swap）：

表示類別同第四行（Mem），但此處反映著交換分區（Swap）的使用情況。通常，交換分區（Swap）被頻繁使用的情況，將被視作物理內存不足而造成的。

第二部分 -- 中間部分的內部命令提示欄：

top 運行中可以通過 top 的內部命令對進程的顯示方式進行控制。內部命令如下表：

s

- 改變畫面更新頻率

l - 關閉或開啟第一部分第一行 top 信息的表示

t - 關閉或開啟第一部分第二行 Tasks 和第三行 Cpus 信息的表示

m - 關閉或開啟第一部分第四行 Mem 和 第五行 Swap 信息的表示

N - 以 PID 的大小的順序排列表示進程列表（第三部分後述）

P - 以 CPU 佔用率大小的順序排列進程列表 （第三部分後述）

M - 以內存佔用率大小的順序排列進程列表 （第三部分後述）

h - 顯示幫助

n - 設置在進程列表所顯示進程的數量

q - 退出 top

s -

改變畫面更新周期

第三部分 -- 最下部分的進程列表欄：

以 PID 區分的進程列表將根據所設定的畫面更新時間定期的更新。通過 top 內部命令可以控制此處的顯示方式

pmap

可以根據進程查看進程相關信息佔用的內存情況，(進程號可以通過ps查看)如下所示：
$ pmap -d 5647

ps

如下例所示：
$ ps -e -o 'pid,comm,args,pcpu,rsz,vsz,stime,user,uid' 其中rsz是是實際內存
$ ps -e -o 'pid,comm,args,pcpu,rsz,vsz,stime,user,uid' | grep oracle | sort -nrk

其中rsz為實際內存，上例實現按內存排序，由大到小

在Linux下查看內存我們一般用free命令：
[root@scs-2 tmp]# free
total used free shared buffers cached
Mem: 3266180 3250004 16176 0 110652 2668236
-/+ buffers/cache: 471116 2795064
Swap: 2048276 80160 1968116

下面是對這些數值的解釋：
total:總計物理內存的大小。
used:已使用多大。
free:可用有多少。
Shared:多個進程共享的內存總額。
Buffers/cached:磁碟緩存的大小。
第三行(-/+ buffers/cached):
used:已使用多大。
free:可用有多少。
第四行就不多解釋了。
區別：第二行(mem)的used/free與第三行(-/+ buffers/cache) used/free的區別。 這兩個的區別在於使用的角度來看，第一行是從OS的角度來看，因為對於OS，buffers/cached 都是屬於被使用，所以他的可用內存是16176KB,已用內存是3250004KB,其中包括，內核（OS）使用+Application(X, oracle,etc)使用的+buffers+cached.
第三行所指的是從應用程序角度來看，對於應用程序來說，buffers/cached 是等於可用的，因為buffer/cached是為了提高文件讀取的性能，當應用程序需在用到內存的時候，buffer/cached會很快地被回收。
所以從應用程序的角度來說，可用內存=系統free memory+buffers+cached。
如上例：
2795064=16176+110652+2668236

接下來解釋什麼時候內存會被交換，以及按什麼方交換。 當可用內存少於額定值的時候，就會開會進行交換。
如何看額定值：
cat /proc/meminfo

[root@scs-2 tmp]# cat /proc/meminfo
MemTotal: 3266180 kB
MemFree: 17456 kB
Buffers: 111328 kB
Cached: 2664024 kB
SwapCached: 0 kB
Active: 467236 kB
Inactive: 2644928 kB
HighTotal: 0 kB
HighFree: 0 kB
LowTotal: 3266180 kB
LowFree: 17456 kB
SwapTotal: 2048276 kB
SwapFree: 1968116 kB
Dirty: 8 kB
Writeback: 0 kB
Mapped: 345360 kB
Slab: 112344 kB
Committed_AS: 535292 kB
PageTables: 2340 kB
VmallocTotal: 536870911 kB
VmallocUsed: 272696 kB
VmallocChunk: 536598175 kB
HugePages_Total: 0
HugePages_Free: 0
Hugepagesize: 2048 kB

用free -m查看的結果：
[root@scs-2 tmp]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 3189 3173 16 0 107 2605
-/+ buffers/cache: 460 2729
Swap: 2000 78 1921

查看/proc/kcore文件的大小（內存鏡像）：
[root@scs-2 tmp]# ll -h /proc/kcore
-r-------- 1 root root 4.1G Jun 12 12:04 /proc/kcore

備註：

佔用內存的測量

測量一個進程佔用了多少內存，linux為我們提供了一個很方便的方法，/proc目錄為我們提供了所有的信息，實際上top等工具也通過這里來獲取相應的信息。

/proc/meminfo 機器的內存使用信息

/proc/pid/maps pid為進程號，顯示當前進程所佔用的虛擬地址。

/proc/pid/statm 進程所佔用的內存

[root@localhost ~]# cat /proc/self/statm

654 57 44 0 0 334 0

輸出解釋

CPU 以及CPU0。。。的每行的每個參數意思（以第一行為例）為：

參數 解釋 /proc//status

Size (pages) 任務虛擬地址空間的大小 VmSize/4

Resident(pages) 應用程序正在使用的物理內存的大小 VmRSS/4

Shared(pages) 共享頁數 0

Trs(pages) 程序所擁有的可執行虛擬內存的大小 VmExe/4

Lrs(pages) 被映像到任務的虛擬內存空間的庫的大小 VmLib/4

Drs(pages) 程序數據段和用戶態的棧的大小 （VmData+ VmStk ）4

dt(pages) 04

查看機器可用內存

/proc/28248/>free

total used free shared buffers cached

Mem: 1023788 926400 97388 0 134668 503688

-/+ buffers/cache: 288044 735744

Swap: 1959920 89608 1870312

我們通過free命令查看機器空閑內存時，會發現free的值很小。這主要是因為，在linux中有這么一種思想，內存不用白不用，因此它盡可能的cache和buffer一些數據，以方便下次使用。但實際上這些內存也是可以立刻拿來使用的。

所以 空閑內存=free+buffers+cached=total-used

top命令 是Linux下常用的性能 分析工具 ，能夠實時顯示系統 中各個進程的資源佔用狀況，類似於Windows的任務管理 器。下面詳細介紹它的使用方法。

top - 02:53:32 up 16 days, 6:34, 17 users, load average: 0.24, 0.21, 0.24
Tasks: 481 total, 3 running, 474 sleeping, 0 stopped, 4 zombie
Cpu(s): 10.3%us, 1.8%sy, 0.0%ni, 86.6%id, 0.5%wa, 0.2%hi, 0.6%si, 0.0%st
Mem: 4042764k total, 4001096k used, 41668k free, 383536k buffers
Swap: 2104472k total, 7900k used, 2096572k free, 1557040k cached

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
32497 jacky 20 0 669m 222m 31m R 10 5.6 29:27.62 firefox
4788 yiuwing 20 0 257m 18m 13m S 5 0.5 5:42.44 konsole
5657 Liuxiaof 20 0 585m 159m 30m S 4 4.0 5:25.06 firefox
4455 xiefc 20 0 542m 124m 30m R 4 3.1 7:23.03 firefox
6188 Liuxiaof 20 0 191m 17m 13m S 4 0.5 0:01.16 konsole

統計信息區前五行是系統整體的統計信息。第一行是任務隊列信息，同 uptime 命令的執行結果。其內容如下：

01:06:48 當前時間
up 1:22 系統運行 時間，格式為時:分
1 user 當前登錄用戶 數
load average: 0.06, 0.60, 0.48 系統負載 ，即任務隊列的平均長度。
三個數值分別為 1分鍾、5分鍾、15分鍾前到現在的平均值。

第二、三行為進程和CPU的信息。當有多個CPU時，這些內容可能會超過兩行。內容如下：

Tasks: 29 total 進程總數
1 running 正在運行的進程數
28 sleeping 睡眠的進程數
0 stopped 停止的進程數
0 zombie 僵屍進程數
Cpu(s): 0.3% us 用戶空間佔用CPU百分比
1.0% sy 內核 空間佔用CPU百分比
0.0% ni 用戶進程空間內改變過優先順序的進程佔用CPU百分比
98.7% id 空閑CPU百分比
0.0% wa 等待輸入輸出的CPU時間百分比
0.0% hi
0.0% si

最後兩行為內存 信息。內容如下：

Mem: 191272k total 物理內存總量
173656k used 使用的物理內存總量
17616k free 空閑內存總量
22052k buffers 用作內核緩存 的內存量
Swap: 192772k total 交換區總量
0k used 使用的交換區總量
192772k free 空閑交換區總量
123988k cached 緩沖的交換區總量。
內存中的內容被換出到交換區，而後又被換入到內存，但使用過的交換區尚未被覆蓋，
該數值即為這些內容已存在於內存中 的交換區的大小。
相應的內存再次被換出時可不必再對交換區寫入。

進程信息區統計信息區域的下方顯示了各個進程的詳細信息。首先來認識一下各列的含義。

序號 列名 含義
a PID 進程id
b PPID 父進程id
c RUSER Real user name
d UID 進程所有者的用戶id
e USER 進程所有者的用戶名
f GROUP 進程所有者的組名
g TTY 啟動進程的終端名。不是從終端啟動的進程則顯示為 ?
h PR 優先順序
i NI nice值。負值表示高優先順序，正值表示低優先順序
j P 最後使用的CPU，僅在多CPU環境 下有意義
k %CPU 上次更新到現在的CPU時間佔用百分比
l TIME 進程使用的CPU時間總計，單位秒
m TIME+ 進程使用的CPU時間總計，單位1/100秒
n %MEM 進程使用的物理內存 百分比
o VIRT 進程使用的虛擬內存總量，單位kb。VIRT=SWAP+RES
p SWAP 進程使用的虛擬內存中，被換出的大小，單位kb。
q RES 進程使用的、未被換出的物理內存大小，單位kb。RES=CODE+DATA
r CODE 可執行代碼佔用的物理 內存大小，單位kb
s DATA 可執行代碼以外的部分(數據 段+棧)佔用的物理 內存大小，單位kb
t SHR 共享內存大小，單位kb
u nFLT 頁面錯誤次數
v nDRT 最後一次寫入到現在，被修改過的頁面數。
w S 進程狀態。
D =不可中斷的睡眠狀態
R =運行
S =睡眠
T =跟蹤/停止
Z =僵屍進程
x COMMAND 命令名/命令行
y WCHAN 若該進程在睡眠，則顯示睡眠中的系統函數名
z Flags 任務標志，參考 sched.h

默認情況下僅顯示比較重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列。可以通過下面的快捷鍵來更改顯示內容。
更改顯示內容通過 f 鍵可以選擇顯示的內容。按 f 鍵之後會顯示列的列表，按 a-z 即可顯示或隱藏對應的列，最後按回車鍵確定。
按 o 鍵可以改變列的顯示順序。按小寫的 a-z 可以將相應的列向右移動，而大寫的 A-Z 可以將相應的列向左移動。最後按回車鍵確定。
按大寫的 F 或 O 鍵，然後按 a-z 可以將進程按照相應的列進行排序。而大寫的 R 鍵可以將當前的排序倒轉。

==============================

top命令使用過程中，還可以使用一些交互的命令來完成其它參數的功能。這些命令是通過快捷鍵啟動的。
＜空格＞：立刻刷新。
P：根據CPU使用大小進行排序。
T：根據時間、累計時間排序。
q：退出top命令。
m：切換顯示內存信息。
t：切換顯示進程和CPU狀態信息。
c：切換顯示命令名稱和完整命令行。
M：根據使用內存大小進行排序。
W：將當前設置寫入~/.toprc文件中。這是寫top配置文件的推薦方法。

可以看到，top命令是一個功能十分強大的監控系統的工具，對於系統管理員而言尤其重要。但是，它的缺點是會消耗很多系統資源。

應用實例
使用top命令可以監視指定用戶，預設情況是監視所有用戶的進程。如果想查看指定用戶的情況，在終端中按「U」鍵，然後輸入用戶名，系統就會切換為指定用戶的進程運行界面。
a.作用
free命令用來顯示內存的使用情況，使用許可權是所有用戶。
b.格式
free [－b－k－m] [－o] [－s delay] [－t] [－V]
c.主要參數
－b －k －m：分別以位元組（KB、MB）為單位顯示內存使用情況。
－s delay：顯示每隔多少秒數來顯示一次內存使用情況。
－t：顯示內存總和列。
－o：不顯示緩沖區調節列。
d.應用實

6. linux進程內存相關

3種地址：虛擬地址、物理地址、邏輯地址
物理地址：內存的電路地址，對應內存地址線上的高低電平，物理可見的。
虛擬地址： 分頁機制 的產物，也叫線性地址，是進程能看見的地址。
邏輯地址： 分段機制 的產物，屬於inter cpu的歷史遺留問題，linux可以當做不存在。
3種地址的轉換：進程訪問邏輯地址，linux內核根據分段機制裝換成虛擬地址，然後把進程的頁表和虛擬地址都告訴cpu，cpu就可以根據分頁機制將虛擬地址裝換成物理地址，然後訪問內存。
linux內核中巧妙地屏蔽里分段機制，就是邏輯地址等於虛擬地址，訪問內存只需要利用分頁機制把虛擬地址轉換成物理地址。

linux會為每個進程創建自己的虛擬地址空間，就是進程地址空間，64位系統就是128T的內存空間。需要注意的是，虛擬地址就是假的，一開始不和物理地址對應，也就是說不佔用物理內存，只有當虛擬地址有寫入操作是，內核會觸發缺頁，分配真實的物理地址給虛擬地址。物理地址的管理可參考 內核內存管理

從進程空間看，用戶態閑置內存有3塊，Stack、Memory Mapping Region、Heap，Stack是程序函數調用運行時需要的，不可控，能自由分配的內存就剩Memory Mapping Region、Heap了，linux系統提供的內存分配函數就是針對這兩個區域的。
Heap操作函數：int brk(void *addr)、void *sbrk(intptr_t increment)
Memory Mapping Region操作函數：mmap()、munmap()

當然進程可以直接使用系統調用去申請內存，但是如果不管理的話，經過大量的申請和釋放，會把進程空間切割的亂七八糟，導致不能申請大塊的連續空間，為此就出現了內存管理模塊，封裝了系統調用，對進程提供malloc和free等高級函數。實際上，除了一些特殊程序，我們也很少用系統調用，一般都是使用內存管理模塊提供的malloc和free，關系如下圖：

內存管理模塊用各種好處，例如不會每次操作都去執行系統調用，減少內存碎片的產生等等。
當然也有很多實現方式，例如常用的glibc的Ptmalloc，google的tcmalloc，facebook的jemalloc等。各有各的應用場景，blablabla....
使用時，gcc默認會鏈接glibc的，如果想使用其他lib，gcc鏈接時指定就能覆蓋掉glibc的。

我們重點講Ptmalloc，從而啟發程序員在寫程序時多考慮下內存分配情況，可以選擇或自己實現適合自己程序的內存管理lib。
Ptmalloc的歷史發展，blablabla......，Ptmalloc採取內存池管理，進程malloc時，通過brk（小於128K的內存）、mmap（大內存）從系統獲取地址空間，給進程使用，進程free時，不會立即通過brk、munmap將地址空間還給系統，會自己維護起來，叫做空閑內存，這些空閑內存在進程再次malloc時，還會被分出去，並且空閑內存會在特定條件下合並起來還給系統。

內存分配區，管理了一片內存，對外分發和回收，可以理解為一個內存池，分main arena和non main arena。
main arena：最早的分配區，管理著所有可分配的內存，通過brk，mmap等系統調用向系統申請內存。注意只有main arena可以操作Heap。
non main arena：由於多線程的出現，如果多有線程都操作main arena就會有競爭，需要加鎖控制，所以出現了non main arena，通過mmap向main arena申請一大塊內存，然後自己管理，可以理解為內存分銷商。
只有主線程在main arena上申請內存，子線程在non main arena上，non main arena的個數是有上限的，所以non main arena允許多個子線程共用，這樣就涉及到加鎖，所以程序涉及應避免子線程個數太多。

進程申請到的一塊內存叫做一個內存片，arena內部使用chunk數據結構來描述內存片，包括進程正在使用的內存片，和進程free掉的空閑內存片

A：是否main arena內存
M：使用mmap內存
P：上一塊是否被使用
size of previous chunk：上一塊沒有被使用時，表示上塊長度，被使用時是上塊用來存User data的。
Size of chunk：就是下一塊的size of previous chunk，釋放時填上本塊長度，供下塊合並用。

分給進程的內存片arena可以不管，但是進程free回來的，arena需要通過一定方式組織起來，方便進程再次使用。組織方式有下面幾種：

bins是個數組，包含128個bin，每個bin是個鏈表，分small bin和large bin兩種，各64個，small bin中chunk大小固定，兩個相鄰的small bin中的chunk大小相差8bytes，large bin中chunk大小是一定范圍內的，其中的chunk按大小排列。
空閑chunk按大小選擇合適的bin，按新舊順序掛到鏈表上，優先分配舊的chunk。

不大於max_fast （默認值為64B）的chunk被釋放後，首先會被放到fast bins 中，fast bins中的chunk並不改變它的使用標志P。這樣也就無法將它們合並，當需要給用戶分配的chunk小於或等於max_fast時，ptmalloc首先會在fast bins中查找相應的空閑塊。在特定的時候，ptmalloc會遍歷fast bins中的chunk，將相鄰的空閑chunk進行合並，並將合並後的chunk加入unsorted bin中。

進行malloc時，如果在fast bins中沒有找到合適的chunk，則ptmalloc會先在unsorted bin中查找合適的空閑chunk，如果unsorted bin不能滿足分配要求。malloc便會將unsorted bin中的chunk加入bins中。然後再從bins中繼續進行查找和分配過程。從這個過程可以看出來，unsorted bin可以看做是bins的一個緩沖區，增加它只是為了加快分配的速度。

前面的bin中都是回收回來的內存，top chunk才是內存的初始來源，每個arena都有一個top chunk，用來管理Heap的，Heap會在arena第一次分配內存時初始化，會分配一塊(chunk_size + 128K) align 4K的空間（132K）作為初始的Heap，top chunk占據整個空間，每次分配會在低地址出切出一片，如下圖：

回收時，只有和top chunk相連的內存才能和top chunk合並，才能進而還給系統。

子線程Heap：在main arena中mmap出64M的空間，叫做sub-heap，再在sub-heap上初始化Heap。
主線程的Heap才是真Heap，使用進程Heap，使用brk申請內存。

子線程的heap不夠用時，會在申請新的sub-heap，和老的sub-heap單向鏈表連起來，top chunk會搬到新sub-heap上。

描述mmap出來的內存，單獨管理，free時按閾值來決定是否munmap，有動態調整閾值功能，防止太頻繁的mmap和munmap。本文不關注。

即最後一次small request中因分割而得到的剩餘部分，它有利於改進引用局部性，也即後續對 small chunk 的 malloc 請求可能最終被分配得彼此靠近。
當用戶請求 small chunk而無法從small bin和unsorted bin得到時，會在large bin中找最合適的chunk，然後做切割，返回給用戶的User chunk，剩下的是Remainder chunk添加到unsorted bin中。這一Remainder chunk就將成為last remainder chunk。

下一塊為高地址，前一塊為低地址。

Glibc內存管理 華庭（庄明強）

7. linux 下怎麼查看一個進程佔用內存大小

這里介紹下查看一個進程佔用內存大小的方法。

1、首先單擊桌面左上角的應用程序，選擇系統工具選項，如下圖所示。