Linux内存工具解析之RSS/VSS/USS/PSS区别于联系

对于Linux系统程序开发人员，经常需要和进程所使用的内存情况打交道，比如，分析程序的内存泄漏问题。这时候我们可能使用ps、top、procrank、dumpsys(后两个命令为Android系统)来跟踪、调试进程内存的使用情况。上述几个工具进程涉及到的几个比较的重要的概念：VSS、RSS、PSS、USS，对于这几个概念，大家总是存在一种似曾相识，却又不甚了解的感觉，这对于真正的把握进程内存使用情况是十分有害的。所以，本文旨在彻底分析这个四个概念，弄清各个量之间的联系和区别，提供有助于解释各种工具的内存报告的信息，以便确定Linux进程和系统的实际内存使用量，为以后分析内存问题提供坚实的理论基础。

基本概念

• VSS：Virtual Set Size 虚拟耗用的内存(包含与其他进程共享占用的虚拟内存）
• RSS：Resident Set Size 实际使用的物理内存（包含与其他进程共享占用的内存）
• PSS：Proportional Set Size 实际使用的物理内存（按比例包含与其他进程共享占用的内存）
• USS：Unique Set Size 进程独自占用的物理内存（不包含与其他进程共享占用的内存）

对于单个进程，一般来说内存占用大小排序如下：VSS >= RSS >= PSS >= USS

概念解析

Android有一个名为procrank(/system/xbin/procrank)的工具，它列出了Linux进程的内存使用量，并按使用量的高低排序。每个进程报告的内存使用情况分为VSS、RSS、PSS和USS。

为了简单起见，在这个描述中，内存将用页面而不是字节来表示。像我们这样的Linux系统在最低级别上以4096字节的页面管理内存。

下面分别具体解释一下各个概念的含义：

1. VSS（ps工具中表示为VSZ）表示进程总的可访问地址空间。这个大小还包括可能不驻留在RAM中的内存，比如使用malloc分配内存后，尚未写入数据的内存。VSS对于确定进程的实际内存使用量几乎没有什么用处。

2. RSS表示一个进程在RAM中实际拥有的总内存。RSS可能具有误导性，因为它包括了该进程与其他进程共享的实际物理内存使用量，例如，对于共享库，其往往只加载到内存中一次，而不管有多少进程使用它。RSS不能准确地表示单个进程的内存使用情况。

3. PSS与RSS不同之处是，对于进程间共享的内存，其按比例报告其所使用的共享物理内存大小。比如有n进程同时在使用一个共享库，那对于单个进程其占用的该共享库的内存为1/n。如果三个进程都使用一个有30页的共享库，那么这个库将只向每个进程报告的PSS贡献10页。PSS是一个非常有用的数字，因为当系统中所有进程的PSS加在一起时，就可以很好地表示系统中总的内存使用量。当一个进程被终止时，贡献给它的PSS的共享库将按比例分配给仍然使用该库的其他进程的PSS总数。这样，PSS可能有点误导人，因为当进程被终止时，PSS不能准确地表示返回到整个系统的内存。

4. USS表示进程占用的总的物理内存大小，也就是说这部分内存是该进程完全独占的。 USS是一个非常有用的数字，因为它表示运行特定进程的实际增量成本。当进程被终止时，USS是实际返回给系统的总内存。当最初怀疑某个进程存在内存泄漏时，USS是最好的监视数字。

对于使用Python的系统，还有一个很好的工具叫做ledsmem，它可以报告内存统计信息，包括所有这些类别。

NOTE：这里有几个问题需要注意：

1. 两个进程共享的部分，远远不是只有共享库，比如我们在Linux里面开2个bash进程，那么这2个bash，实际是共享1个代码段；其他的mmap()的时候shared的映射当然也是两个进程共享的内存。

2. 共享库里面的内存，也不是都共享，只是代码段等不会做CoW(写时拷贝)的内存才会跨进程共享。

3. USS去掉的是所有跨进程共享的内存，不是只去掉了共享库。

实例解析

下面通过一个实例，具体解析各个量之间的关系。假设Linux下有两个bash进程、一个cat进程，进程ID分别为1044、1045、1054，下面通过公式分别计算VSS、RSS、PSS、USS：

• VSS = 1 + 2 + 3
• RSS = 4 + 5 + 6
• PSS = 4/3 + 5/2 + 6
• USS = 6

上图中的4这片内存，是libc的代码段在内存驻留的部分，被3个进程共享；5这段内存，是bash的代码段，被2个进程(1044和1045)指向。在计算PSS的时候，这些都需要被比例化。

监测工具

对于Linux系统，一般都会提供ps、top两个命令，Android系统还会提供procrank、dumpsys这两个命令。对于ps、top其只能查到VSS、RSS这两个值；procrank、dumpsys可以提供PSS、USS信息，dumpsys meminfo 可以查出native和dalvik分别占用多少内存。另外，dumpsys可以查询到很多有用的系统信息，比如meminfo、cpuinfo、activity、window、wifi、account等信息。