AIX系统内存占用率的计算

1、现象、问题描述

在系统监控时，经常会监控系统内存占用率，其目的为避免系统因为在动态分配内存时因为实际内存不够而使用swap空间，使用swap空间将使用系统性能下降，系统不稳定。

在Linux系统中，系统内存占用率可以通过free命令，计算得出：

/home/jcxia> free

total used free shared buffers cached

Mem: 24672800 17895600 6777200 0 232996 14706928

-/+ buffers/cache: 2955676 21717124

Swap: 21727904 0 21727904

其中：

total――指系统所有的物理内存大小

used――已经使用的物理内存大小

free――空闲的物理内存大小

buffers――文件系统缓存占用的物理内存，指要写入物理磁盘的数据占用的内存。

cached――文件系统缓存占用的物理内存，指从物理磁盘读入供以后使用的数据占用的内存。

实际系统中，文件系统缓存可能占用大量的物理内存，Linux下计算物理内存空闲率时，通常将buffers与cached内存当作可使用的内存。即实际系统内存占用率计算：

( total – (free + buffer + cached) ) * 100/ total

在AIX系统下，没有free命令，与之类似的的命令是svmon –G

# svmon -G

size inuse free pin virtual

memory 4100096 420275 3679821 271614 398980

pg space 1048576 1109


work pers clnt

pin 271614 0 0

in use 398980 0 21295

其中：

size――报告了 RAM 的大小，单位是大小为 4k 的页面。

inuse ――报告了进程所使用的 RAM 中的页面数，加上属于一个已终止的进程但仍位于 RAM 中的持久页面的数目。

free ――报告了空闲列表中页面的数目。

pin ――报告了物理内存 (RAM) 中固定的页面数。固定的页面不能被调出。

paging space ――报告了分页空间的实际使用情况（单位是大小为 4k 的页面）。


与Linux不同的是，svmon只能是root用户才能使用。但有一些脚本并不运行在root用户下，那怎么样才能在普通用户下计算系统内存占用率呢？

在巡检工具及watchdog脚本中，AIX下的空闲内存计算通常通过free * 100/ total。与Linux系统一样，AIX的文件系统也占用了大量的内存，free值很小是很正常的。

因此这里有两个问题：

l AIX下的内存占用率应该怎么计算？

l AIX下普通用户怎么获取内存占用信息？

2、关键过程、根本原因分析

首先想到的办法是通过另外的属主是root用户的脚本，设置其Set-id位，使其执行时有效用户ID为root用户的ID，然后在脚本中执行svmon，没有成功。

然后，想想能不能搞清楚svmon每项输出的含义，并找找有没有普通用户能执行的相关的命令，并根据相关的输出计算得出。

先来分析AIX内存管理原理。

AIX使用VMM（虚拟内存管理器）管理管理 RAM 和虚拟页面的分配。“在 AIX 中，将所有的虚拟内存段划分为若干个页面，每个页面的缺省大小为 4KB。所分配的页面可以位于 RAM 或者分页空间（虚拟内存存储于磁盘上）。VMM 还维护一个称为空闲列表 的对象，该对象定义为未分配的页帧。它们用于处理缺页的情况。通常存在少量未分配页面（您可以自行配置），VMM 可以使用这些页面来腾出空间并为其重新分配页帧。可以使用 VMM 的页面置换算法来选择要重新分配页帧的虚拟内存页面。这种分页算法可以确定对当前位于 RAM 中的哪些虚拟内存页面的页帧进行回收，并放回到空闲列表中。AIX 可以使用所有可用的内存，除了那些配置为未分配并用做空闲列表的内存之外。”

VMM 将虚拟内存段划分为两种不同的类别。它们分别是，使用计算内存的工作段和使用文件内存的持久段。

计算页面

当进程对计算信息进行处理时，将使用到计算内存。这些工作段是临时的（暂时的），并且当进程终止或者页面被替换时，这些工作段将不复存在。它们没有对应的持久磁盘存储位置。在许多情况下，当一个进程终止时，将释放其物理和分页空间。在 VMM 中，当空闲物理内存较少时，可以将最近没有使用的程序从 RAM 移出到分页空间，以帮助释放物理内存，从而完成更多的实际工作。

文件页面

与计算内存不同，文件内存使用了持久段，并在磁盘上具有持久存储位置。数据文件或者可执行程序通常都映射为持久段，而不是工作段。数据文件可能与文件系统相关，如 JFS、JFS2 或 NFS。它们一直都位于内存中，直到文件被卸载、页面被替换、或者取消了到文件的链接。在将数据文件复制到 RAM 中之后，VMM 控制何时对这些页面进行覆盖或者将其用于存储其他数据。在可以选择的情况下，大多数人更希望将文件内存调出到磁盘，而不是计算内存。

从以上分析可以得出，计算AIX内存实际使用的量时，应该是：
计算内存 *100 / 总内存

使用svmon –G命令时，即为work * 100 / memory size.

不过上述计算也不完全正确，因为work页面可能于交换空间，而不是实际内存中。


分析系统性能时，我们还常用另一个命令：vmstat。

8 [jcxia] :/home/jcxia/tool>vmstat

系统配置：lcpu=4 mem=16000MB

kthr memory page faults cpu

----- ----------- ------------------------ ------------ -----------

r b avm fre re pi po fr sr cy in sy cs us sy id wa

1 1 397674 3681485 0 0 0 0 0 0 24 2040 64 0 0 75 24

这里，avm的含义为：表示系统所使用的活动虚拟内存量（单位为 4k 大小的页面），不包括文件页面。可见，使用“vm * 100/系统内存总页面数 ”可以估算系统当前内存占用率。


3、结论、解决方案及效果

使用vmstat –v获取系统总页面数：

9 [jcxia] :/home/jcxia/tool>vmstat -v

4096000 内存页

3886550 lruable 页

3681488 可用页

0 内存池

279392 固定页

80.0 maxpin 百分比

20.0 minperm 百分比

80.0 maxperm 百分比

0.3 numperm 百分比

13075 文件页

0.0 压缩百分比

0 压缩页

0.4 numclient 百分比

80.0 maxclient 百分比

16841 客户机页

0 已调度的远程页调出

0 在没有 pbuf 的情况下阻塞暂挂磁盘 I/O

0 在没有 psbuf 的情况下阻塞调页空间 I/O

2740 在没有 fsbuf 的情况下阻塞文件系统 I/O

6092 在没有 fsbuf 的情况下阻塞客户机文件系统 I/O

0 在没有 fsbuf 的情况下阻塞外部寻呼机文件系统 I/O

然后使用vmstat获取avm大小。

可以使用使用shell脚本如下：

total=`vmstat -v|head -1|awk '{print $1}'`

avm=`vmstat |sed -n '$ p'|awk '{print $3}'`

SysMemRatio=`echo "100 * ${avm} / ${total}" | bc `

4、经验总结、预防措施和规范建议

不同的操作系统管理机制存在一定的差别，做watchdog等相关的工具时，要考虑不同平台的差别。

这种方法只能近似计算，并且有可能出现内存占用率超过100%的现象。