通过获取Linux中的 /proc/stat 文件中的内容可以获取系统内存的详细信息: # cat /proc/meminfo MemTotal: 3880404 kB MemFree: 3182248 kB MemAvailable: 3396580 kB Buffers: 39588 kB Cached: 355616 kB SwapCached: 0 kB Active: 318708 kB Inactive: 252380 kB Active(anon): 176120 kB Inactive(anon): 248 kB Active(file): 142588 kB Inactive(file): 252132

通过获取Linux中的 /proc/stat 文件中的内容可以获取系统内存的详细信息:

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# cat /proc/meminfo 
MemTotal: 3880404 kB
MemFree: 3182248 kB
MemAvailable: 3396580 kB
Buffers: 39588 kB
Cached: 355616 kB
SwapCached: 0 kB
Active: 318708 kB
Inactive: 252380 kB
Active(anon): 176120 kB
Inactive(anon): 248 kB
Active(file): 142588 kB
Inactive(file): 252132 kB
Unevictable: 0 kB
Mlocked: 0 kB
SwapTotal: 0 kB
SwapFree: 0 kB
Dirty: 0 kB
Writeback: 0 kB
AnonPages: 175940 kB
Mapped: 54184 kB
Shmem: 488 kB
Slab: 62040 kB
SReclaimable: 48712 kB
SUnreclaim: 13328 kB
KernelStack: 2672 kB
PageTables: 6080 kB
NFS_Unstable: 0 kB
Bounce: 0 kB
WritebackTmp: 0 kB
CommitLimit: 1940200 kB
Committed_AS: 615340 kB
VmallocTotal: 34359738367 kB
VmallocUsed: 14160 kB
VmallocChunk: 34359715580 kB
HardwareCorrupted: 0 kB
AnonHugePages: 36864 kB
CmaTotal: 0 kB
CmaFree: 0 kB
HugePages_Total: 0
HugePages_Free: 0
HugePages_Rsvd: 0
HugePages_Surp: 0
Hugepagesize: 2048 kB
DirectMap4k: 53120 kB
DirectMap2M: 3092480 kB
DirectMap1G: 3145728 kB

各字段含义见下表:

指标

作用

MemTotal

总内存大小

MemFree

空闲内存大小

buffers/cached

磁盘缓存的大小

MemAvailable

可用内存大小

SwapTotal

可用的swap空间的总的大小。

SwapFree

剩余swap空间的大小。

Dirty

需要写入磁盘的内存区大小。

Writeback

正在被写回磁盘的大小。

AnonPages

未映射页的内存大小。

Mapped

设备和文件等映射的大小。

Slab

内核数据结构slab的大小,可以减少申请和释放内存带来的消耗。

注Buffers 和 Cached的区别

Buffers 是指用来给块设备做的缓冲大小,他只记录文件系统的metadata以及 tracking in-flight pages. cached 是用来给文件做缓冲。

buffers 是值存储目录里面有什么内容,权限等等。 而cached直接用来记忆我们打开的文件,比如先后执行两次命令#man X ,你就可以明显的感觉到第二次的开打的速度快很多。 而buffers随时都在增加,比如先后两次使用ls /dev后,就会发现第二次执行的速度会较第一次快。 这就是buffers/chached的区别。

  • 以内核态来讲, buffers  和 cached  是已经被使用的,可用内存就是 MemAvailable
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MemUsed  = MemTotal - MemFree
  • 以用户态来讲,buffers  和 cached  可被分配。
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free = MemFree + Buffers + Cahched
  • 本着监控应用对物理内存使用情况的目的采集,计算方法:
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MemUsedPrec = 100*(MemTotal - MemFree - Buffers - Cahched)/MemTotal

黑洞

    经过一番计算,发现 /proc/meminfo 中的数据无论如何无法与 free 中的内容对应,尤其是在 used 部分。经过一番信息检索,得出一个结论, free 命令中的数值是按照 /proc/meminfo 中的数据,根据一定算法计算所得,并且新版旧版的 free 所输出内容也不一致。因此按照 proc/meminfo 中的数据计算内存使用率是更加精确的。
进一步探索,会发现 Linux 存在一个内存黑洞,在某博主博客找到如下描述:

追踪Linux系统的内存使用一直是个难题,很多人试着把能想到的各种内存消耗都加在一起,kernel text、kernel modules、buffer、cache、slab、page table、process RSS…等等,却总是与物理内存的大小对不上,这是为什么呢?因为Linux kernel并没有滴水不漏地统计所有的内存分配,kernel动态分配的内存中就有一部分没有计入/proc/meminfo中。 —— 《/PROC/MEMINFO之谜

综上原因,计算Linux内存使用率也就没有必要去细扣每个数值的含义了,大致了解如下内容即可:

  • MemTotal:总内存大小
  • MemFree: 空闲内存大小
  • buffers/cached: 磁盘缓存的大小
  • MemAvailable: 可用内存大小

而计算内存使用率只需按照这个方法计算:

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实际可挪用的内存数: free+cache+buffer,
实际可使用的内存数: used-cache-buffer (total-free-cache-buffer)。
内存占用率:(total-available) / total * 100

C实现

同样的, 先定义一个结构体用于存放相关数据:

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struct MEM_INFO
{
unsigned int total;
unsigned int free;
unsigned int buffers;
unsigned int cached;
unsigned int swap_cached;
unsigned int swap_total;
unsigned int swap_free;
unsigned int available;
};
typedef struct MEM_INFO Mem_info;

之后定义函数,用于获取及计算内存数据:

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void  get_mem_occupy (Mem_info *o)
{
FILE* fpMemInfo = fopen("/proc/meminfo", "r");
if (NULL == fpMemInfo)
{
return ;
}
int i = 0;
int value;
char name[1024];
char line[1024];
int nFiledNumber = 2;
int nMemberNumber = 5;
while (fgets(line, sizeof(line) - 1, fpMemInfo))
{
if (sscanf(line, "%s%u", name, &value) != nFiledNumber)
{
continue;
}
if (0 == strcmp(name, "MemTotal:"))
{
++i;
o->total = value;
}
else if (0 == strcmp(name, "MemFree:"))
{
++i;
o->free = value;
}
else if (0 == strcmp(name, "MemAvailable:"))
{
++i;
o->available = value;
}
else if (0 == strcmp(name, "Buffers:"))
{
++i;
o->buffers = value;
}
else if (0 == strcmp(name, "Cached:"))
{
++i;
o->cached = value;
}
if (i == nMemberNumber)
{
break;
}
}
// system("free");
// system("cat /proc/meminfo");
// printf("MemTotal : %d\n",o->total);
// printf("MemFree : %d\n",o->free);
// printf("MemAvailable : %d\n",o->available);
// printf("MemBuffers : %d\n",o->buffers);
// printf("MemCached : %d\n",o->cached);
// printf("MemSwapCached : %d\n",o->swap_cached);
// printf("MemSwapTotal : %d\n",o->swap_total);
// printf("MemSwapFree : %d\n",o->swap_free);
fclose(fpMemInfo);
}

float cal_mem_occupy(Mem_info *o)
{
return (100.0 * (o->total - o->available) / o->total);
}

最后调用即可:

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Mem_info omem;
while(1)
{
// printf("-------------------- Mem occupy -------------------\n");
get_mem_occupy(&omem);
printf("Mem Usage(%): %8.4f\n", cal_mem_occupy(&omem));
printf("\n");
}

参考文献