内存使用量

内存 ( memory )是操作系统管理的一项重要资源，对 内存使用量 进行监控，有助于提前发现内存问题，避免因内存耗尽而造成的故障。此外，精准的 监控数据 也可用于应用程序 性能分析 以及更进一步的 性能优化 。

执行 free 命令便可查看 内存使用量 ：

$ free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        8174924      806748     5777464       85768     1590712     6952528
Swap:       7999484           0     7999484

free 命令展示了 物理内存 以及交换内存使用量，指标说明见下节。

指标

Linux 内核负责统计内存使用量并暴露在 proc 伪文件系统中，路径是 /proc/meminfo 。一般而言，需要重点关注的指标如下：

total

total 表示 物理内存总量 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 MemTotal 字段。

free

free 表示 空闲内存量 ，单位为 字节 ， 对应 /proc/meminfo 的 MemFree 字段。

buffers

buffers 表示 内核缓冲区 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 Buffers 字段。

cached

cached 表示 文件缓冲页 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 Cached 字段。

slab

slab 表示 内核slab数据结构 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 Slab 字段。

cache

cache 与 free 命令中的 cache 相同，即 cached 以及 slab 之和：

[cache = cached + slab]

g_free

g_free 表示 广义空闲内存 ( generalized free )，单位为 字节 ，计算方式如下：

[g_free = free + buffers + cache]

buffers 和 cache 是系统为了提升性能而使用的缓存，内存紧张时可随时回收另做它用。因此，这部分内存在某种意义上可以认为是空闲的，这就是 广义空闲内存 的由来。在某些场景， g_free 比 free 更有参考价值。

used

used 表示 已用内存 ，单位为 字节 ，计算方式如下：

[used = total - g_free = total - free - buffers - cache]

active

active 表示 活跃内存 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 Active 字段。

活跃内存 是指最近经常访问的内存，通常不会被重新分配，除非非常必要。

inactive

inactive 表示 非活跃内存 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 Inactive 字段。

非活跃内存 是指最近较少访问的内存，需要新分配内存时，这部分优先选择。

available

available 表示 可用内存 ，单位为 字节 ，对应 /proc/meminfo 的 MemAvailable 字段。

可用内存 指的是可用于启动一个新应用进程的内存，该指标是内核提供的一个估计值。它同样结合 free 以及 cache 两部分内存，但是考虑到 cache 因使用而不能释放的情况。因此，可以认为：

[free \le available \le g_free]

采集

数据采集非常简单，读取 /proc/meminfo 文件相关字段即可：

memory_usage.py

import json
UNIT_MAPPING = {
    'kB': 1024,
    'KB': 1024,
}
def parse_value(value):
    # default, no unit
    unit = ''
    # split value string
    parts = value.strip().split()
    if len(parts) == 2:
        number, unit = parts
    else:
        number, = parts
    return int(number.strip()) * UNIT_MAPPING.get(unit.strip(), -1)
def sample_memory_usage():
    # open data file
    with open('/proc/meminfo') as f:
        # open all lines
        lines = f.readlines()
        # split every line to a pair by :
        pairs = [
            line.strip().split(':', 1)
            for line in lines
        ]
        # data dict
        datas = {
            name.strip(): parse_value(value)
            for name, value in pairs
        }
        # calculate
        total = datas['MemTotal']
        free = datas['MemFree']
        buffers = datas['Buffers']
        cached = datas['Cached']
        slab = datas['Slab']
        cache = cached + slab
        g_free = free + buffers + cache
        used = total - g_free
        active = datas['Active']
        inactive = datas['Inactive']
        available = datas['MemAvailable']
        return {
            'total': total,
            'free': free,
            'buffers': buffers,
            'cached': cached,
            'slab': slab,
            'cache': cache,
            'g_free': g_free,
            'used': used,
            'active': active,
            'inactive': inactive,
            'available': available,
        }
if __name__ == '__main__':
    usage = sample_memory_usage()
    print(json.dumps(usage, indent=4))

下一步

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参考文献

• proc(5) - Linux manual page