Linux程序调试优化（1）——内存占用详解及优化思路

linux开发最重要的两个参数，分别是内存以及CPU使用率，若内存出现严重不足，则在需要使用内存时，可能出现申请不到的情况，导致 OOM，Linux系统主动杀死占用内存比较高的进程。

1.free查看总体的内存占用

free中的信息，其实都来自/proc/meminfo。
可以用free -k 则显示数据的单位是KB，free -m 则看到的单位是MB
total：物理内存的总大小
计算方式：total = used + free + buff/cache

used：真正被使用内存的大小，其中包括shared共享内存大小
计算方式：used = total - free - buff/cache

free：未使用内存的大小
计算方式：free = total - buff/cache - used

shared：共享内存大小，包括mmap申请的共享内存，以及加载的动态链接库以及程序的代码段等。
这个值以及包含在used中

buff/cache：缓存和缓冲区的大小，主要目的是为了提升IO的性能，加快IO的速度，当系统内存不足时，会尝试从这边借用内存。Buffer 是对磁盘数据的缓存，而 Cache 是文件数据的缓存，它们既会用在读请求中，也会用在写请求中。

之所以buff/cache能加快IO性能，是因为实际场景中，从内存读取数据的效率远远大于从磁盘读取，如果频繁从磁盘读取数据，会影响CPU工作效率，所以Linux系统在内存中开辟缓存空间，把要用到的数据提前加载到内存中，提升CPU工作效率。

Linux系统读文件数据，首先判断数据是否在cache，如果在则从cache中读取，如果不在，则从磁盘中读取，并且次数会将读取的数据缓存到cache中，下次读取数据则会更快。

Linux系统写文件数据，首先是往cache中写入数据，此时将写入的cache页标记为脏页，也就是标记cache上还有数据没有同步到磁盘上，待内核在合适的时机将数据统一刷新到磁盘上，如果cache中的数据已经同步到磁盘上，我们就叫它干净页。

avaliable：剩余可使用的内存 ，理论上total - used就是剩下的内存，但实际上并不是所有剩余内存都可使用，所以 available <（total - used）即available < ( buff/cache + free)，但比较接近这个值。

2./proc/$PID/status 查看某进程状态

当看到整体内存不足时，一般都需要去分析是哪个进程占用的内存比较多，并且确认该进程的内存是否一直在增长，如果是的话，则可能发生了内存泄漏。

xzx@ubuntu:~/share/project_ipc/hm3001/70mai/mike$ cat /proc/128622/status 
Name:   fwupd
Umask:  0022
State:  S (sleeping)
Tgid:   128622
Ngid:   0
Pid:    128622
PPid:   1
TracerPid:      0
Uid:    0       0       0       0
Gid:    0       0       0       0
FDSize: 256
Groups:  
NStgid: 128622
NSpid:  128622
NSpgid: 128622
NSsid:  128622
VmPeak:   633144 kB
VmSize:   567608 kB
VmLck:         0 kB
VmPin:         0 kB
VmHWM:     24532 kB
VmRSS:     24532 kB
RssAnon:            4244 kB
RssFile:           20288 kB
RssShmem:              0 kB
VmData:    45180 kB
VmStk:       132 kB
VmExe:       332 kB
VmLib:     57656 kB
VmPTE:       540 kB
VmSwap:        0 kB
HugetlbPages:          0 kB
CoreDumping:    0
THP_enabled:    1
Threads:        5
SigQ:   0/23440
SigPnd: 0000000000000000
ShdPnd: 0000000000000000
SigBlk: 0000000000000000
SigIgn: 0000000000001000
SigCgt: 0000000180004000
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: 0000003ffffeffff
CapEff: 0000003ffffeffff
CapBnd: 0000003ffffeffff
CapAmb: 0000000000000000
NoNewPrivs:     0
Seccomp:        2
Speculation_Store_Bypass:       thread force mitigated
Cpus_allowed:   ffffffff,ffffffff,ffffffff,ffffffff
Cpus_allowed_list:      0-127
Mems_allowed:   00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000001
Mems_allowed_list:      0
voluntary_ctxt_switches:        66
nonvoluntary_ctxt_switches:     7

Pid：当前进程id
PPid：当前进程的父进程ID
VmPeak：当前进程运行过程中占用内存的峰值
VmSize：进程当前使用的虚拟内存的大小，包括了进程使用的所有虚拟内存区域的大小，包括未分配的、已分配但尚未使用的、已使用的以及共享的内存区域等。虚拟内存大小包含了进程可访问的所有虚拟地址空间，但不一定都会被实际占用。
VmLck：当前进程已经锁住的物理内存的大小.锁住的物理内存不能交换到硬盘
VmHWM：进程所使用的物理内存的峰值
VmRSS：进程当前使用物理内存的大小
VmData: 进程占用的数据段大小
VmStk：进程占用的栈大小
VmExe：进程占用的代码段大小
VmLib：进程所加载的动态库所占用的内存大小
VmPTE：进程占用的页表大小
VmSwap：进程所使用的交换区的大小

一般是看VmRSS的增长情况来确认是否发生了内存泄漏，如果VmRss即真实物理内存大小不断在增长，则代表内存发生了泄漏。而VmHWM代表物理占用内存峰值，能看到该进程对内存的需求情况，如果峰值很高，代表这个进程存在内存需求比较多的情况。