Mem----/proc/meminfo

meminfo

对于该文件，比较重要的是Active、Active(anon)、Active(file)、Mapped、Slab，类似于sysrq-trigger中所说，存在如下计算关系：
Active = Active(anon) + Active(file)
Active(anon)+Ac tive(file)+Mapped = 应用
Active(anon)+Ac tive(file)+Mapped +Slab= 系统总共使用内存
$cat /proc/meminfo
MemTotal: 492128 kB //总内存
MemFree: 264384 kB //空闲内存
MemAvailable: 334800 kB //可释放的内存+空想内存
Buffers: 19976 kB //给文件的缓冲大小
Cached: 436412 kB //高速缓冲存储器(http://baike.baidu.com/view/496990.htm)使用的大小
SwapCached: 19864 kB //被高速缓冲存储用的交换空间大小
Active: 1144512 kB //活跃使用中的高速缓冲存储器页面文件大小
Inactive: 732788 kB //不经常使用的高速缓冲存储器页面文件大小
Active(anon): 987640 kB //anon：不久
Inactive(anon): 572512 kB
Active(file): 156872 kB
Inactive(file): 160276 kB
Unevictable: 8 kB
Mlocked: 8 kB
HighTotal: 1177160 kB //The total and free amountof memory, in kilobytes, that is not directly mapped into kernel space.
HighFree: 7396 kB // The HighTotal value canvary based on the type of kernel used.
LowTotal: 875280 kB // The total and free amountof memory, in kilobytes, that is directly mapped into kernel space. used.
LowFree: 42608 kB //The LowTotal value canvary based on the type of kernel
SwapTotal: 489940 kB //交换空间总大小
SwapFree: 450328 kB //空闲交换空间
Dirty: 104 kB //等待被写回到磁盘的大小
Writeback: 0 kB //正在被写回的大小
AnonPages: 1408256 kB //未映射的页的大小
Mapped: 131964 kB //设备和文件映射的大小
Slab: 37368 kB //内核数据结构缓存的大小，可减少申请和释放内存带来的消耗
SReclaimable: 14164 kB //可收回slab的大小
SUnreclaim: 23204 kB //不可收回的slab的大小23204+14164=37368
PageTables: 13308 kB //管理内存分页的索引表的大小
NFS_Unstable: 0 kB //不稳定页表的大小
Bounce: 0 kB //bounce:退回
WritebackTmp: 0 kB //
CommitLimit: 1516160 kB
Committed_AS: 2511900 kB
VmallocTotal: 122880 kB //虚拟内存大小
VmallocUsed: 28688 kB //已经被使用的虚拟内存大小
VmallocChunk: 92204 kB
HugePages_Total: 0//大页面的分配
HugePages_Free: 0
HugePages_Rsvd: 0
HugePages_Surp: 0
Hugepagesize: 2048 kB
DirectMap4k: 10232 kB
DirectMap2M: 899072 kB

SLAB：
通过slab分配的内存被统计在以下三个值中：
SReclaimable: slab中可回收的部分。调用kmem_getpages()时加上SLAB_RECLAIM_ACCOUNT标记，表明是可回收的，计入SReclaimable，否则计入SUnreclaim。
SUnreclaim: slab中不可回收的部分。
Slab: slab中所有的内存，等于以上两者之和。

VmallocUsed：
vmalloc分配的内存都统计在/proc/meminfo的 VmallocUsed 值中，但是要注意这个值不止包括了分配的物理内存，还统计了VM_IOREMAP、VM_MAP等操作的值，譬如VM_IOREMAP是把IO地址映射到内核空间、并未消耗物理内存，所以我们要把它们排除在外。

PageTables：
Page Table用于将内存的虚拟地址翻译成物理地址，随着内存地址分配得越来越多，Page Table会增大，/proc/meminfo中的PageTables统计了Page Table所占用的内存大小。
注：请把Page Table与Page Frame（页帧）区分开，物理内存的最小单位是page frame，每个物理页对应一个描述符(struct page)，在内核的引导阶段就会分配好、保存在mem_map[]数组中，mem_map[]所占用的内存被统计在dmesg显示的reserved中，/proc/meminfo的MemTotal是不包含它们的。（在NUMA系统上可能会有多个mem_map数组，在node_data中或mem_section中）。
而Page Table的用途是翻译虚拟地址和物理地址，它是会动态变化的，要从MemTotal中消耗内存。

KernelStack：
每一个用户线程都会分配一个kernel stack（内核栈），内核栈虽然属于线程，但用户态的代码不能访问，只有通过系统调用(syscall)、自陷(trap)或异常(exception)进入内核态的时候才会用到，也就是说内核栈是给kernel code使用的。在x86系统上Linux的内核栈大小是固定的8K或16K（可参阅我以前的文章：内核栈溢出）。
Kernel stack（内核栈）是常驻内存的，既不包括在LRU lists里，也不包括在进程的RSS/PSS内存里，所以我们认为它是kernel消耗的内存。统计值是/proc/meminfo的KernelStack。

Shmem：
/proc/meminfo中的Shmem统计的内容包括：

• shared memory
• tmpfs。

此处所讲的shared memory又包括：

• SysV shared memory [shmget etc.]
• POSIX shared memory [shm_open etc.]
• shared anonymous mmap [ mmap(…MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED…)]

因为shared memory在内核中都是基于tmpfs实现的，参见：
https://www.kernel.org/doc/Documentation/filesystems/tmpfs.txt
也就是说它们被视为基于tmpfs文件系统的内存页，既然基于文件系统，就不算匿名页，所以不被计入/proc/meminfo中的AnonPages，而是被统计进了：

• Cached (i.e. page cache)
• Mapped (当shmem被attached时候)

然而它们背后并不存在真正的硬盘文件，一旦内存不足的时候，它们是需要交换区才能swap-out的，所以在LRU lists里，它们被放在：

• Inactive(anon) 或 Active(anon)
  注：虽然它们在LRU中被放进了anon list，但是不会被计入 AnonPages。这是shared memory & tmpfs比较拧巴的一个地方，需要特别注意。
• 或 unevictable （如果被locked的话）

注意：
当shmget/shm_open/mmap创建共享内存时，物理内存尚未分配，要直到真正访问时才分配。/proc/meminfo中的 Shmem 统计的是已经分配的大小，而不是创建时申请的大小。

用户进程的内存页分为两种：file-backed pages（与文件对应的内存页），和anonymous pages（匿名页），比如进程的代码、映射的文件都是file-backed，而进程的堆、栈都是不与文件相对应的、就属于匿名页。file-backed pages在内存不足的时候可以直接写回对应的硬盘文件里，称为page-out，不需要用到交换区(swap)；而anonymous pages在内存不足时就只能写到硬盘上的交换区(swap)里，称为swap-out。

AnonPages：
用户进程的内存页分为两种：file-backed pages（与文件对应的内存页），和anonymous pages（匿名页）。Anonymous pages(匿名页)的数量统计在/proc/meminfo的AnonPages中。

• 所有page cache里的页面(Cached)都是file-backed pages，不是Anonymous Pages。”Cached”与”AnoPages”之间没有重叠。
  注：shared memory 不属于 AnonPages，而是属于Cached，因为shared memory基于tmpfs，所以被视为file-backed、在page cache里
• mmap private anonymous pages属于AnonPages(Anonymous Pages)，而mmap shared anonymous pages属于Cached(file-backed pages)，因为shared anonymous mmap也是基于tmpfs的.
• Anonymous Pages是与用户进程共存的，一旦进程退出，则Anonymous pages也释放，不像page cache即使文件与进程不关联了还可以缓存。

Mapped:
上面提到的用户进程的file-backed pages就对应着/proc/meminfo中的”Mapped”。Page cache中(“Cached”)包含了文件的缓存页，其中有些文件当前已不在使用，page cache仍然可能保留着它们的缓存页面；而另一些文件正被用户进程关联，比如shared libraries、可执行程序的文件、mmap的文件等，这些文件的缓存页就称为mapped。

/proc/meminfo中的”Mapped”就统计了page cache(“Cached”)中所有的mapped页面。”Mapped”是”Cached”的子集。

因为Linux系统上shared memory & tmpfs被计入page cache(“Cached”)，所以被attached的shared memory、以及tmpfs上被map的文件都算做”Mapped”。
进程所占的内存页分为anonymous pages和file-backed pages，理论上应该有：
【所有进程的PSS之和】 == 【Mapped + AnonPages】。

Cached:
Page Cache里包括所有file-backed pages，统计在/proc/meminfo的”Cached”中。

• Cached是”Mapped”的超集，就是说它不仅包括mapped，也包括unmapped的页面，当一个文件不再与进程关联之后，原来在page cache中的页面并不会立即回收，仍然被计入Cached，还留在LRU中，但是 Mapped 统计值会减小。【ummaped = (Cached – Mapped)】

• Cached包含tmpfs中的文件，POSIX/SysV shared memory，以及shared anonymous mmap。
  注：POSIX/SysV shared memory和shared anonymous mmap在内核中都是基于tmpfs实现的，参见：
  https://www.kernel.org/doc/Documentation/filesystems/tmpfs.txt

“Cached”和”SwapCached”两个统计值是互不重叠的，源代码参见下一节。所以，Shared memory和tmpfs在不发生swap-out的时候属于”Cached”，而在swap-out/swap-in的过程中会被加进swap cache中、属于”SwapCached”，一旦进了”SwapCached”，就不再属于”Cached”了。

SwapCached:
匿名页(anonymous pages)要用到交换区，而shared memory和tmpfs虽然未统计在AnonPages里，但它们背后没有硬盘文件，所以也是需要交换区的。也就是说需要用到交换区的内存包括：”AnonPages”和”Shmem”，我们姑且把它们统称为匿名页好了。

交换区可以包括一个或多个交换区设备（裸盘、逻辑卷、文件都可以充当交换区设备），每一个交换区设备都对应自己的swap cache，可以把swap cache理解为交换区设备的”page cache”：page cache对应的是一个个文件，swap cache对应的是一个个交换区设备，kernel管理swap cache与管理page cache一样，用的都是radix-tree，唯一的区别是：page cache与文件的对应关系在打开文件时就确定了，而一个匿名页只有在即将被swap-out的时候才决定它会被放到哪一个交换区设备，即匿名页与swap cache的对应关系在即将被swap-out时才确立。

并不是每一个匿名页都在swap cache中，只有以下情形之一的匿名页才在：

• 匿名页即将被swap-out时会先被放进swap cache，但通常只存在很短暂的时间，因为紧接着在pageout完成之后它就会从swap cache中删除，毕竟swap-out的目的就是为了腾出空闲内存；
  【注：参见mm/vmscan.c: shrink_page_list()，它调用的add_to_swap()会把swap cache页面标记成dirty，然后它调用try_to_unmap()将页面对应的page table mapping都删除，再调用pageout()回写dirty page，最后try_to_free_swap()会把该页从swap cache中删除。】

• 曾经被swap-out现在又被swap-in的匿名页会在swap cache中，直到页面中的内容发生变化、或者原来用过的交换区空间被回收为止。
  【注：当匿名页的内容发生变化时会删除对应的swap cache，代码参见mm/swapfile.c: reuse_swap_page()。】

/proc/meminfo中的SwapCached背后的含义是：系统中有多少匿名页曾经被swap-out、现在又被swap-in并且swap-in之后页面中的内容一直没发生变化。也就是说，如果这些匿名页需要被swap-out的话，是无需进行I/O write操作的。

“SwapCached”不属于”Cached”，两者没有交叉。