Linux物理内存查看和管理教程：常用命令与优化技巧

一、基础内存信息查看命令

1. free：快速掌握内存概况

• 功能：显示内存总量、已用、空闲及缓存 / 缓冲区占用情况。
• 常用命令：free -h（以 GB/MB 等人类可读格式显示）。
• 关键参数：
  • -m：以 MB 为单位显示；
  • -s 5：每 5 秒刷新一次，适合动态监控。
• 输出解读：
  • total：物理内存总量；
  • used：已用内存（含应用和缓存）；
  • free：完全空闲的内存；
  • available：实际可用内存（含可回收缓存，重点关注）。
• 场景：快速判断系统内存是否充足，监控内存变化趋势。

2. top/htop：实时监控进程与内存

• 功能：实时显示内存、CPU 使用率及进程资源占用。
• 常用操作：
  • top：进入交互式界面，按M按内存使用率排序进程，按q退出；
  • htop（增强版）：支持鼠标操作、彩色界面，显示进程树状结构。
• 输出解读：
  • Res：进程实际占用的物理内存；
  • VIRT：进程使用的虚拟内存总量（含交换分区）。
• 场景：排查高内存占用的进程，实时跟踪内存变化。

3. /proc/meminfo：内核级内存细节

• 功能：提供最详细的内存信息，是其他工具的数据来源。
• 常用命令：cat /proc/meminfo。
• 核心字段：
  • MemTotal/MemFree：总内存 / 完全空闲内存；
  • Buffers/Cached：内核缓冲区 / 磁盘缓存占用的内存；
  • Active/Inactive：活跃 / 非活跃内存页（用于内核回收策略）；
  • Dirty：等待写入磁盘的脏页（过多可能导致 I/O 瓶颈）。
• 场景：深入分析内存使用细节，结合脚本定期采集数据。

二、内存使用深度分析命令

1. vmstat：综合监控内存与系统活动

• 功能：报告虚拟内存、进程、CPU 活动等信息，识别内存瓶颈。
• 常用命令：vmstat 1 5（每 1 秒采样 1 次，共 5 次）。
• 关键字段：
  • si/so：交换分区的读入 / 写出数据量（持续高值说明内存不足）；
  • r：等待运行的进程数（高值可能是 CPU 瓶颈）；
  • b：不可中断睡眠的进程数（高值可能是 I/O 瓶颈）。
• 场景：诊断内存不足导致的频繁交换，判断系统瓶颈类型（CPU / 内存 / I/O）。

2. smem：精确统计进程内存占用

• 功能：按进程统计实际物理内存使用（避免共享内存重复计算）。
• 常用命令：smem -k -s pss（以 KB 为单位，按 PSS 排序）。
• 关键概念：
  • USS：进程独占的物理内存（不含共享库）；
  • PSS：USS + 共享库按比例分摊的内存（更真实反映进程占用）。
• 场景：准确识别内存占用高的进程，尤其适用于多进程共享库的情况。

3. pmap：查看进程内存映射详情

• 功能：显示进程的内存映射关系，分析内存泄漏或异常占用。
• 常用命令：pmap -x <PID>（查看指定进程的详细内存映射）。
• 输出解读：
  • Address：内存映射起始地址；
  • RSS：该区域实际占用的物理内存；
  • Mapping：映射的文件或匿名内存区域。
• 场景：定位进程内存泄漏（如匿名内存区域持续增长），分析动态库内存占用。

三、内存管理与优化命令

1. sync：强制写入缓存数据

• 功能：将内核缓冲区中的脏页强制写入磁盘，确保数据一致性，释放缓存内存。
• 常用命令：sync。
• 场景：系统关机前保障数据不丢失，配合手动释放缓存使用。

2. 手动释放缓存内存

• 功能：在测试等场景下手动释放缓存（内核通常会自动管理，生产环境慎用）。
• 常用命令：
  • 释放页缓存：echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches；
  • 释放目录项和 inode 缓存：echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches；
  • 释放所有缓存：echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches。
• 注意：执行后系统性能可能短暂下降（需重新构建缓存）。

3. 调整内核内存参数

• 功能：通过修改内核参数优化内存行为。
• 常用设置：
  • 调整交换分区使用倾向（服务器建议 10-20）：echo 10 > /proc/sys/vm/swappiness；
  • 调整脏页写入阈值：echo 10240 > /proc/sys/vm/dirty_background_bytes（后台写回阈值）；
  • 内存分配策略：echo 2 > /proc/sys/vm/overcommit_memory（禁止过量分配）。

四、内存问题诊断工具链

1. valgrind：检测内存泄漏

• 功能：调试 C/C++ 程序的内存泄漏、非法内存访问等问题。
• 常用命令：valgrind --leak-check=full ./your_program。
• 输出解读：
  • Definitely lost：明确丢失的内存（未释放且无指针引用）；
  • Indirectly lost：通过结构体间接丢失的内存。

2. strace：跟踪内存相关系统调用

• 功能：跟踪进程的系统调用，分析内存分配是否异常。
• 常用命令：strace -e trace=memory -p <PID>（跟踪指定进程的内存相关调用）。
• 关键调用：brk（调整堆内存）、mmap（映射内存区域）、munmap（解除映射）。

3. dmesg：查看内核内存错误日志

• 功能：显示内核环形缓冲区日志，排查内存硬件错误或 OOM（内存不足）事件。
• 常用命令：dmesg | grep -i "memory\|oom"。
• 典型日志：Out of memory: Killed process <PID>（内核因内存不足终止进程）。

五、内存监控自动化脚本示例

1. 内存使用率报警脚本

#!/bin/bash
THRESHOLD=90  # 内存使用率阈值（%）
INTERVAL=60   # 检查间隔（秒）

while true; do
  USED=$(free | awk '/Mem/{printf("%.0f"), $3/$2*100}')
  if [ "$USED" -gt "$THRESHOLD" ]; then
    echo "WARNING: Memory usage exceeds ${THRESHOLD}% (Current: ${USED}%)" | mail -s "Memory Alert" admin@example.com
  fi
  sleep $INTERVAL
done

2. 内存数据采集与绘图脚本

#!/bin/bash
OUTPUT_CSV="memory_data.csv"

# 采集数据写入CSV
echo "Timestamp,Total(GB),Used(GB),Free(GB),Available(GB)" > $OUTPUT_CSV
while true; do
  TIMESTAMP=$(date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S")
  MEM_INFO=$(free -g | awk '/Mem/{print $2,$3,$4,$7}')
  echo "$TIMESTAMP,$MEM_INFO" >> $OUTPUT_CSV
  sleep 60
done

六、总结与最佳实践

1. 关键命令总结

2. 最佳实践

• 优先监控available内存（含可回收缓存），而非free内存；
• 服务器调低swappiness至 10-20，减少不必要的交换；
• 避免频繁手动释放缓存，依赖内核自动管理；
• 结合多种工具诊断内存问题（如vmstat+smem+strace）；
• 及时处理 OOM 事件，通过dmesg分析原因并优化应用。