linux查看系统空闲内存的方法

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1. free -m

2. 用户态程序中，利用sysinfo系统调用

3. 内核态程序中，我没有找到很好的方法，通过追踪sysinfo系统调用的流程，定位实现函数。最终利用do_sysinfo中的si_meminfo实现

linux系统中，查看当前内存的使用情况，简便的方法是free命令，命令行中free -m，列出系统当前的可用内存、cache/buffer、swap相关信息。

free工具是procps项目提供的标准proc文件系统分析工具，通过读取分析/proc/meminfo，实时的反应当前系统的内存使用情况。项目主页：procps.sourceforge.net

如果想在程序中实时查看系统当前可用内存情况，可以利用的方法也是多样的。

1. 如果是在用户态程序中查看，可以通过“system”系统调用，执行free命令，或是读取/proc/meminfo文件，再做文本处理。

2. 当然1的方法不够直观，/proc/meminfo中的信息是系统利用proc文件系统的处理函数获得的，内核代码fs/proc/meminfo.c中实现的。

粗读代码可以发现struct sysinfo这个结构（include/linux/kernel.h中定义）

struct sysinfo {
         long uptime;                    /* Seconds since boot */
         unsigned long loads[3];         /* 1, 5, and 15 minute load averages */
         unsigned long totalram;         /* Total usable main memory size */
         unsigned long freeram;          /* Available memory size */
         unsigned long sharedram;        /* Amount of shared memory */
         unsigned long bufferram;        /* Memory used by buffers */
         unsigned long totalswap;        /* Total swap space size */
         unsigned long freeswap;         /* swap space still available */
         unsigned short procs;           /* Number of current processes */
         unsigned short pad;             /* explicit padding for m68k */
         unsigned long totalhigh;        /* Total high memory size */
         unsigned long freehigh;         /* Available high memory size */
         unsigned int mem_unit;          /* Memory unit size in bytes */
         char _f[20-2*sizeof(long)-sizeof(int)]; /* Padding: libc5 uses this.. */
 };

可以看到该结构中定义了系统的内存使用情况。源码中查询sysinfo，发现有sysinfo这个系统调用，用于查询和获得系统信息。

于是在用户态程序中可以采用如下方法：

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    struct sysinfo sys;
    int err = sysinfo(&sys);
    printf("\n\nerror code is: %d\n", err);

    printf( "free mem:\t%ld\n"                                                                               
            "total mem:\t%ld\n"
            "buffer mem:\t%ld\n", 
            sys.freeram, sys.totalram, sys.bufferram 
          );  

    return 0;
}

在内核态中实现，我没有找到很好的方法。通过读代码，找到执行sysinfo系统调用的回调函数sys_sysinfo，查找源码没有发现sys_sysinfo函数的实现，必定又是挨千刀的内核的某些宏来定义的...尝试多种syscall相关的宏定义，结合sysinfo出现的位置，定位到

SYSCALL_DEFINE1(sysinfo, struct sysinfo __user *, info)

宏展开SYSCALL_DEFINE1得到验证。

 SYSCALL_DEFINE1(sysinfo, struct sysinfo __user *, info)
 {
         struct sysinfo val;
 
         do_sysinfo(&val);
 
         if (copy_to_user(info, &val, sizeof(struct sysinfo)))
                 return -EFAULT;
 
         return 0;
 }

核心实现函数为do_sysinfo函数，该函数执行内容过多，为免除不必要操作，只利用与freeram相关的函数操作，即：si_meminfo函数。

 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
 {
         val->totalram = totalram_pages;
         val->sharedram = 0;
         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
         val->totalhigh = totalhigh_pages;
         val->freehigh = nr_free_highpages();
         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
 }

可以看到，sysinfo中的ram相关内容被赋值。写一个内核模块做测试：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("GuoHongwei");

static int sysinfo_init()
{
    struct sysinfo sys;
    // int err = do_sysinfo(&sys);

    si_meminfo(&sys);

    // printk("\n\nerror code is: %ld", err);
    printk("free mem is: %ld\n", (sys.freeram << (PAGE_SHIFT - 10)));

    return 0;
}

static void sysinfo_exit()
{
    printk("exit module sysinfo_test\n");
}

module_init(sysinfo_init);
module_exit(sysinfo_exit);

Makefile：

obj-m := sysinfo_test.o
KERNELDIR = /lib/modules/$(shell uname -r)/build                                                             
PWD := $(shell pwd)

default:
        make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:
        make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean

执行结果如下：