為了分析記憶體的效能瓶頸，首先你要知道，怎樣衡量記憶體的效能，也就是效能指標問題。
首先，你最容易想到的是系統記憶體使用情況，比如已用記憶體、剩餘記憶體、共享記憶體、可用記憶體、快取和緩衝區的用量等。
第二類很容易想到的，應該是程序記憶體使用情況，比如程序的虛擬記憶體、常駐記憶體、共享記憶體以及swap 記憶體等。
當然，這些指標中，常駐記憶體一般會換算成佔系統總記憶體的百分比，也就是程序的記憶體使用率。
除了這些很容易想到的指標外，我還想再強調一下，缺頁異常。
記憶體分配的原理中，我曾經講到過，系統呼叫記憶體分配請求後，並不會立刻為其分配物理記憶體，而是在請求首次訪問時，通過缺頁異常來分配。缺頁異常又分為下面兩種場景。
顯然，主缺頁異常公升高，就意味著需要磁碟 i/o，那麼記憶體訪問也會慢很多。
除了系統記憶體和程序記憶體，第三類重要指標就是 swap 的使用情況，比如 swap 的已用空間、剩餘空間、換入速度和換出速度等。
這些記憶體的效能指標都需要我們熟記並且會用，我把它們彙總成了乙個思維導圖，你可以儲存列印出來，或者自己仿照著總結乙份。
首先，你應該注意到了，所有的案例中都用到了 free。這是個最常用的記憶體工具，可以檢視系統的整體記憶體和 swap 使用情況。相對應的，你可以用 top 或 ps，檢視程序的記憶體使用情況。
然後，在快取和緩衝區的原理篇中，我們通過 proc 檔案系統，找到了記憶體指標的**；並通過 vmstat，動態觀察了記憶體的變化情況。與 free 相比，vmstat 除了可以動態檢視記憶體變化，還可以區分快取和緩衝區、swap 換入和換出的記憶體大小。
接著，在快取和緩衝區的案例篇中，為了弄清楚快取的命中情況，我們又用了 cachestat ，檢視整個系統快取的讀寫命中情況，並用 cachetop 來觀察每個程序快取的讀寫命中情況。
再接著，在記憶體洩漏的案例中，我們用 vmstat，發現了記憶體使用在不斷增長，又用 memleak，確認發生了記憶體洩漏。通過 memleak 給出的記憶體分配棧，我們找到了記憶體洩漏的可疑位置。
最後，在 swap 的案例中，我們用 sar 發現了緩衝區和 swap 公升高的問題。通過 cachetop，我們找到了緩衝區公升高的根源；通過對比剩餘記憶體跟 /proc/zoneinfo 的記憶體閾，我們發現 swap 公升高是記憶體**導致的。案例最後，我們還通過 /proc 檔案系統，找出了 swap 所影響的程序。
最後，在 swap 的案例中，我們用 sar 發現了緩衝區和 swap 公升高的問題。通過 cachetop，我們找到了緩衝區公升高的根源；通過對比剩餘記憶體跟 /proc/zoneinfo 的記憶體閾，我們發現 swap 公升高是記憶體**導致的。案例最後，我們還通過 /proc 檔案系統，找出了 swap 所影響的程序。
到這裡，你是不是再次感覺到了來自效能世界的「惡意」。效能工具怎麼那麼多呀？其實，還是那句話，理解記憶體的工作原理，結合效能指標來記憶，拿下工具的使用方法並不難。
同 cpu 效能分析一樣，我的經驗是兩個不同維度出發，整理和記憶。
同樣的，根據記憶體效能指標和工具的對應關係，我做了兩個**，方便你梳理關係和理解記憶。當然，你也可以當成「指標工具」和「工具指標」指南來用，在需要時直接查詢。
第乙個**，從記憶體指標出發，列舉了哪些效能工具可以提供這些指標。這樣，在實際排查效能問題時，你就可以清楚知道，究竟要用什麼工具來輔助分析，提供你想要的指標。
第二個**，從效能工具出發，整理了這些常見工具能提供的記憶體指標。掌握了這個**，你可以最大化利用已有的工具，盡可能多地找到你要的指標。
這些工具的具體使用方法並不用背，你只要知道有哪些可用的工具，以及這些工具提供的基本指標。真正用到時， man 一下查它們的使用手冊就可以了。
我相信到這一步，你對記憶體的效能指標已經非常熟悉，也清楚每種效能指標分別能用什麼工具來獲取。
那是不是說，每次碰到記憶體效能問題，你都要把上面這些工具全跑一遍，然後再把所有記憶體效能指標全分析一遍呢？
自然不是。前面的 cpu 效能篇我們就說過，簡單查詢法，雖然是有用的，也很可能找到某些系統潛在瓶頸。但是這種方法的低效率和大工作量，讓我們首先拒絕了這種方法。
還是那句話，在實際生產環境中，我們希望的是，盡可能快地定位系統瓶頸，然後盡可能快地優化效能，也就是要又快又準地解決效能問題。
那有沒有什麼方法，可以又快又準地分析出系統的記憶體問題呢？
舉個最簡單的例子，當你看到系統的剩餘記憶體很低時，是不是就說明，程序一定不能申請分配新記憶體了呢？當然不是，因為程序可以使用的記憶體，除了剩餘記憶體，還包括了可**的快取和緩衝區。
所以，為了迅速定位記憶體問題，我通常會先執行幾個覆蓋面比較大的效能工具，比如 free、top、vmstat、pidstat 等。
具體的分析思路主要有這幾步。
先用 free 和 top，檢視系統整體的記憶體使用情況。
再用 vmstat 和 pidstat，檢視一段時間的趨勢，從而判斷出記憶體問題的型別。
最後進行詳細分析，比如記憶體分配分析、快取 / 緩衝區分析、具體程序的記憶體使用分析等。
同時，我也把這個分析過程畫成了一張流程圖，你可以儲存並列印出來使用。
圖中列出了最常用的幾個記憶體工具，和相關的分析流程。其中，箭頭表示分析的方向，舉幾個例子你可能會更容易理解。
第乙個例子，當你通過 free，發現大部分記憶體都被快取占用後，可以使用 vmstat 或者 sar 觀察一下快取的變化趨勢，確認快取的使用是否還在繼續增大。
如果繼續增大，則說明導致快取公升高的程序還在執行，那你就能用快取 / 緩衝區分析工具（比如 cachetop、slabtop 等），分析這些快取到底被**占用。
第二個例子，當你 free 一下，發現系統可用記憶體不足時，首先要確認記憶體是否被快取 / 緩衝區占用。排除快取 / 緩衝區後，你可以繼續用 pidstat 或者 top，定位占用記憶體最多的程序。
找出程序後，再通過程序記憶體空間工具（比如 pmap），分析程序位址空間中記憶體的使用情況就可以了。
第三個例子，當你通過 vmstat 或者 sar 發現內存在不斷增長後，可以分析中是否存在記憶體洩漏的問題。
比如你可以使用記憶體分配分析工具 memleak ，檢查是否存在記憶體洩漏。如果存在記憶體洩漏問題，memleak 會為你輸出記憶體洩漏的程序以及呼叫堆疊。
注意，這個圖里我沒有列出所有效能工具，只給出了最核心的幾個。這麼做，一方面，確實不想讓大量的工具列表嚇到你。
另一方面，希望你能把重心先放在核心工具上，通過我提供的案例和真實環境的實踐，掌握使用方法和分析思路。 畢竟熟練掌握它們，你就可以解決大多數的記憶體問題。
作業系統 具有快表的記憶體轉換機構
基本位址轉換機構 一組硬體機構,將邏輯位址轉換成實體地址,需要兩次訪存,先查頁表再查記憶體 具有快表的位址轉換機構 1 區域性性原理 2 什麼是快表 3 引入快表後,位址轉換只需要一次訪存 區域性性原理 時間區域性性 程式中執行了某條指令,不久後這條指令可能會再次執行 訪問了某個變數,不久後可能會再...
作業系統的記憶體分配問題
記憶體即我們平時說的電腦記憶體 4g 8g等 非硬碟容量，那是外存。記憶體是存放cpu運算資料的地方。這裡就得扯到裝系統的乙個十分常見問題了，即系統是安裝32位的還是64位的。根據以往裝系統的經驗，4g以下通常是安裝32位的作業系統，以上就安裝64位的。但這是為什麼？下面給出我最近自己的理解。因為作...
如何除錯Python 程式的記憶體洩露問題
如果大家在 linux 或者 macos 下面執行一段可能導致記憶體洩露的程式，那麼你可能會看到下面這樣的情況 而如果你用的系統是 windows，那麼可能電腦直接就卡死了。但是，除錯這種 oom out of memory 的問題有時候是非常困難的，因為你不知道 哪個地方會導致記憶體洩露。但是如果...