主题
内存性能分析工具详解
课程介绍
内存性能分析是系统性能优化的重要组成部分,通过分析内存的使用情况可以发现性能瓶颈。本课程将详细讲解内存性能分析工具的使用方法,包括free、vmstat、sar、smem等工具,帮助你掌握内存性能分析的技巧。
1. 内存性能分析概述
1.1 什么是内存性能分析
内存性能分析是指分析内存的使用情况,找出性能瓶颈。
内存性能分析的目的:
| 目的 | 说明 |
|---|---|
| 性能监控 | 监控内存使用情况 |
| 瓶颈分析 | 找出内存性能瓶颈 |
| 性能优化 | 优化内存性能 |
| 容量规划 | 规划内存容量 |
1.2 内存性能指标
内存性能分析的主要指标。
内存性能指标:
| 指标 | 说明 |
|---|---|
| 内存使用率 | 内存的使用率 |
| 交换空间使用率 | 交换空间的使用率 |
| 缓存使用率 | 缓存的使用率 |
| 缓冲区使用率 | 缓冲区的使用率 |
| 缺页率 | 缺页率 |
2. free命令
2.1 free概述
free是Linux系统中用于查看内存使用情况的命令。
free的特点:
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 简单易用 | 简单易用 |
| 实时监控 | 实时监控内存使用情况 |
| 多种单位 | 支持多种单位 |
| 脚本处理 | 支持脚本处理 |
2.2 free基本用法
free的基本用法。
命令:
bash
# 查看内存使用情况
free
# 查看内存使用情况(以人类可读格式)
free -h
# 查看内存使用情况(以MB为单位)
free -m
# 查看内存使用情况(以GB为单位)
free -g
# 查看内存使用情况(每秒更新一次,共5次)
free -s 1 -c 52.3 free输出说明
free输出的说明。
输出说明:
total used free shared buff/cache available
Mem: 8192 2048 4096 512 2048 6144
Swap: 2048 0 2048输出说明:
| 字段 | 说明 |
|---|---|
total | 总内存 |
used | 已使用内存 |
free | 空闲内存 |
shared | 共享内存 |
buff/cache | 缓冲区和缓存 |
available | 可用内存 |
3. vmstat命令
3.1 vmstat内存监控
vmstat可以监控内存使用情况。
命令:
bash
# 查看内存使用情况
vmstat
# 查看内存使用情况(每秒更新一次,共5次)
vmstat 1 5
# 查看内存使用情况(显示详细信息)
vmstat -s3.2 vmstat输出说明
vmstat输出的说明。
输出说明:
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0 0 4096 1024 2048 0 0 0 0 10 5 0 0 99 0输出说明:
| 字段 | 说明 |
|---|---|
swpd | 使用的交换空间 |
free | 空闲内存 |
buff | 缓冲区内存 |
cache | 缓存内存 |
si | 从磁盘交换到内存的速率 |
so | 从内存交换到磁盘的速率 |
4. sar命令
4.1 sar概述
sar是Linux系统中用于监控系统资源的命令。
sar的特点:
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 系统监控 | 监控系统资源 |
| 性能分析 | 分析系统性能 |
| 历史数据 | 提供历史数据 |
| 脚本处理 | 支持脚本处理 |
4.2 sar安装
sar通常默认不安装,需要手动安装。
安装sar:
bash
# Debian/Ubuntu系统
apt-get install sysstat
# CentOS/RHEL系统
yum install sysstat4.3 sar基本用法
sar的基本用法。
命令:
bash
# 查看内存使用情况
sar -r
# 查看内存使用情况(每秒更新一次,共5次)
sar -r 1 5
# 查看交换空间使用情况
sar -W
# 查看交换空间使用情况(每秒更新一次,共5次)
sar -W 1 54.4 sar输出说明
sar输出的说明。
输出说明:
00:00:00 kbmemfree kbavail kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kbdirty
00:00:01 4096000 6144000 2048000 25.00 1024000 2048000 0 0.00 1024000 1024000 0输出说明:
| 字段 | 说明 |
|---|---|
kbmemfree | 空闲内存(KB) |
kbavail | 可用内存(KB) |
kbmemused | 已使用内存(KB) |
%memused | 已使用内存百分比 |
kbbuffers | 缓冲区内存(KB) |
kbcached | 缓存内存(KB) |
kbcommit | 提交内存(KB) |
%commit | 提交内存百分比 |
kbactive | 活跃内存(KB) |
kbinact | 非活跃内存(KB) |
kbdirty | 脏页内存(KB) |
5. smem命令
5.1 smem概述
smem是Linux系统中用于查看内存使用情况的命令。
smem的特点:
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 详细统计 | 提供详细的内存统计 |
| 进程分析 | 支持进程分析 |
| 多种视图 | 支持多种视图 |
| 脚本处理 | 支持脚本处理 |
5.2 smem安装
smem通常默认不安装,需要手动安装。
安装smem:
bash
# Debian/Ubuntu系统
apt-get install smem
# CentOS/RHEL系统
yum install smem5.3 smem基本用法
smem的基本用法。
命令:
bash
# 查看内存使用情况
smem
# 查看内存使用情况(以人类可读格式)
smem -k
# 查看进程内存使用情况
smem -p
# 查看进程内存使用情况(按内存使用率排序)
smem -s rss5.4 smem输出说明
smem输出的说明。
输出说明:
PID User Command Swap USS PSS RSS
1234 root /usr/sbin/sshd 0 1024 2048 4096
1235 root /usr/bin/bash 0 512 1024 2048输出说明:
| 字段 | 说明 |
|---|---|
PID | 进程ID |
User | 用户 |
Command | 命令 |
Swap | 交换空间 |
USS | 独占内存 |
PSS | 比例内存 |
RSS | 常驻内存 |
6. 实战案例
案例1:分析内存使用率
场景:分析内存使用率,找出内存使用率高的进程。
命令:
bash
# 查看内存使用率
free -h
# 查看内存使用率最高的进程
ps aux --sort=-%mem | head -n 11
# 查看进程内存使用情况
smem -s rss
# 查看进程内存使用情况(详细信息)
smem -p案例2:分析交换空间使用率
场景:分析交换空间使用率,找出交换空间使用率高的原因。
命令:
bash
# 查看交换空间使用率
free -h
# 查看交换空间使用情况
vmstat
# 查看交换空间使用情况(每秒更新一次,共5次)
vmstat 1 5
# 查看交换空间使用情况(详细信息)
sar -W 1 5案例3:分析缓存使用率
场景:分析缓存使用率,找出缓存使用率高的原因。
命令:
bash
# 查看缓存使用率
free -h
# 查看缓存使用情况
vmstat
# 查看缓存使用情况(每秒更新一次,共5次)
vmstat 1 5
# 查看缓存使用情况(详细信息)
sar -r 1 5案例4:分析进程内存使用
场景:分析进程内存使用,找出内存使用率高的进程。
命令:
bash
# 查看进程内存使用情况
ps aux --sort=-%mem | head -n 11
# 查看进程内存使用情况(详细信息)
smem -s rss
# 查看进程内存使用情况(详细信息)
smem -p
# 查看进程内存使用情况(按进程排序)
smem -P sshd7. 性能优化建议
7.1 内存使用率优化
内存使用率优化的建议。
优化建议:
| 建议 | 说明 |
|---|---|
| 优化代码 | 优化代码,减少内存使用率 |
| 使用缓存 | 使用缓存,减少内存使用率 |
| 使用内存池 | 使用内存池,减少内存使用率 |
| 使用内存映射 | 使用内存映射,减少内存使用率 |
7.2 交换空间优化
交换空间优化的建议。
优化建议:
| 建议 | 说明 |
|---|---|
| 增加内存 | 增加内存,减少交换空间使用 |
| 优化代码 | 优化代码,减少交换空间使用 |
| 使用缓存 | 使用缓存,减少交换空间使用 |
| 调整swappiness | 调整swappiness参数 |
7.3 缓存优化
缓存优化的建议。
优化建议:
| 建议 | 说明 |
|---|---|
| 调整缓存大小 | 调整缓存大小,优化缓存使用 |
| 使用缓存 | 使用缓存,提高性能 |
| 清理缓存 | 清理缓存,释放内存 |
| 调整vm参数 | 调整vm参数,优化缓存使用 |
8. 常见问题
问题1:内存使用率过高
问题:内存使用率过高。
解决方法:
bash
# 查看内存使用情况
free -h
# 查看内存使用率最高的进程
ps aux --sort=-%mem | head -n 11
# 清理缓存
sync && echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 杀死内存使用率高的进程
kill -9 <pid>问题2:交换空间使用率过高
问题:交换空间使用率过高。
解决方法:
bash
# 查看交换空间使用情况
free -h
# 调整swappiness参数
echo 10 > /proc/sys/vm/swappiness
# 增加内存
# 增加物理内存
# 优化代码
# 优化代码,减少内存使用问题3:缓存使用率过高
问题:缓存使用率过高。
解决方法:
bash
# 查看缓存使用情况
free -h
# 清理缓存
sync && echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 调整vm参数
# 调整vm参数,优化缓存使用课程总结
这节课我们学习了内存性能分析工具详解。
核心内容:
- 内存性能分析概述
- free命令(基本用法、输出说明)
- vmstat命令(内存监控、输出说明)
- sar命令(安装、基本用法、输出说明)
- smem命令(安装、基本用法、输出说明)
- 实战案例(分析内存使用率、分析交换空间使用率、分析缓存使用率、分析进程内存使用)
- 性能优化建议
- 常见问题
重要命令:
free:查看内存使用情况vmstat:监控系统资源sar:监控系统资源smem:查看内存使用情况ps:查看进程
内存性能分析是系统性能优化的重要组成部分,掌握这些知识后,我们将在后续课程中学习磁盘IO和网络性能分析、系统调优等内容。
课后练习
练习1(基础)
使用free命令查看内存使用率。
练习2(进阶)
使用vmstat命令查看交换空间使用率。
练习3(拓展)
使用smem命令查看进程内存使用情况。