free&Linux服务器系统内存监控方法详解

内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一。

内存管理系统是操作系统中 最为重要的部分，因为系统的物理内存总是少于系统所需要的内存数量。虚拟内存就是为了克服这个矛盾而采用的策略。系统的虚拟内存通过在各个进程之间共享内 存而使系统看起来有多于实际内存的内存容量。

Linux支持虚拟内存, 就是使用磁盘作为RAM的扩展，使可用内存相应地有效扩大。核心把当前不用的内存块存到硬盘，腾出内存给其他目的。当原来的内容又要使用时，再读回内存。
一、内存使用情况监测
　　（1）实时监控内存使用情况
　　在命令行使用“Free”命令可以监控内存使用情况
＃free
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
total used free shared buffers cached

Mem: 8161244 8143540 17704 0 2364 862404

-/+ buffers/cache: 7278772 882472

Swap: 1020088 1014332 5756

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

　　上面给出了一个256兆的RAM和512兆交换空间的
系统情况。第三行输出(Mem:)显示物理内存。total列不显示核心使用的物理内存(通常大约1MB)。used列显示被使用的内存总额(第二行不计 缓冲)。 free列显示全部没使用的内存。Shared列显示多个进程共享的内存总额。Buffers列显示磁盘缓存的当前大小。第五行(Swap:)对对换空 间，显示的信息类似上面。如果这行为全0，那么没使用对换空间。在缺省的状态下，free命令以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。 可以使用?h参数以字节为单位显示内存使用情况，或者可以使用?m参数以兆字节为单位显示内存使用情况。还可以通过?s参数使用命令来不间断地监视内存使
用情况：
　　＃free -b -s2
　　这个命令将会在终端窗口中连续不断地报告内存的使用情况，-b：单位为bytes，-s2：每2秒钟更新一次。
　　（2）组合watch free命令用来实时监控内存使用情况：
#watch -n 2 -d free
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Every 2.0s: free Fri Nov 20 10:34:39 2009

total used free shared buffers cached

Mem: 8161244 8143412 17832 0 2364 861928

-/+ buffers/cache: 7279120 882124

Swap: 1020088 1014332 5756
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
　　watch命令会每两秒执行 free一次，执行前会清除屏幕，在同样位置显示数据。因为 watch命令不会卷动屏幕，所以适合出长时间的监测内存使用率。可以使用 -n选项，控制执行的频率；也可以利用 -d选项，让命令将每次不同的地方显示出来。Watch命令会一直执行，直到您按下 [Ctrl]-[C] 为止。
二、虚拟内存的概念
　　（1）Linux虚拟内存实现机制
　　Linux虚拟内存的实现需要六种机制的支持：地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制、内存共享机制。
　　首先内存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑地址映射到物理地址，在用户程序运行时如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存时，就发出 了请求页要求；如果有空闲的内存可供分配，就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收)，并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。 如果没有足够的内存可供分配，那么就调用交换机制，腾出一部分内存。另外在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器)来寻找物理页；交换机制中也要用到交
换缓存，并且把物理页内容交换到交换文件中后也要修改页表来映射文件地址。
　　（2）虚拟内存容量设定
　　也许有人告诉你，应该分配2倍于物理内存的虚拟内存，但这是个不固定的规律。如果你的物理保存比较小，可以这样设定。如果你有1G物理内存或更 多的话，可以缩小一下虚拟内存。Linux会把大量的内存用做Cache的,但在资源紧张时回收回.。你只要看到swap为0或者很小就可以放心了,因为 内存放着不用才是最大的浪费。
三、使甩vmstat命令监视虚拟内存使用情况
　　vmstat是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。通常使用vmstat
1 10（表示每1秒刷一次，共刷10次）命令测试。将得到一个数据汇总它可以反映真正的系统情况。
＃vmstat 1 10
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa

0 0 1014332 18800 2364 861248 0 0 48 72 0 0 1 0 98 1

0 0 1014332 18800 2364 861248 0 0 0 0 1130 1134 0 0 100 0

0 0 1014332 18800 2364 861248 0 0 0 128 1212 1158 0 0 100 0

0 0 1014332 18800 2364 861248 0 0 0 0 1130 1104 0 0 100 0

0 0 1014332 18800 2364 861248 0 0 0 0 1186 1104 0 0 100 0

0 0 1014332 18840 2364 861248 0 0 0 0 1135 1101 1 0 99 0

0 0 1014332 18840 2364 861248 0 0 0 0 1129 1039 0 0 100 0

0 0 1014332 18848 2364 861248 0 0 0 44 1202 1055 0 0 100 0

0 0 1014332 18848 2364 861248 0 0 0 0 1144 1090 0 0 100 0

0 0 1014332 18880 2364 861248 0 0 0 0 1194 1134 1 0 99 0
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
　　vmstat命令输出分成六个部分：
　　(1)进程procs：
　　r：在运行队列中等待的进程数 。
　　b：在等待io的进程数 。
　　(2)内存memoy：
　　swpd：现时可用的交换内存（单位KB）。
　　free：空闲的内存（单位KB）。
　　buff: 缓冲去中的内存数（单位：KB）。
　　cache：被用来做为高速缓存的内存数（单位：KB）。
　　（3） swap交换页面
　　si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。
　　so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。
　　(4) io块设备:
　　bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。
　　bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。
　　(5)system系统：
　　in: 每秒的中断数，包括时钟中断。
　　cs: 每秒的环境（上下文）切换次数。
　　（6）cpu中央处理器：
　　us：用户进程使用的时间 。以百分比表示。
　　sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。
　　id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。
　　如果 r经常大于 4 ，且id经常小于40，表示中央处理器的负荷很重。 如果bi，bo 长期不等于0，表示物理内存容量太小。
四、Linux 服务器的内存泄露和回收内存的方法
　　1、内存泄漏的定义：
　　一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的（内存块的大小可以在程序运行期决定），使用完后必须显示释放的内存。应用程序一般使用malloc，realloc，new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。
　　2、内存泄露的危害
　　从用户使用程序的角度来看，内存泄漏本身不会产生什么危害，作为一般的用户，根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的是内存泄漏的堆积，这会 最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积，而隐式内存泄漏危害性则非常大，因为较之于常发性和偶发性内 存泄漏它更难被检测到。存在内存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外，还会使程序的性能急剧下降。对于服务器而言，如果出现这种情况，即使系统不崩溃，
也会严重影响使用。
　　3、内存泄露的检测和回收
　　对于内存溢出之类的麻烦可能大家在编写指针比较多的复杂的程序的时候就会遇到。在 Linux 或者 unix 下，C、C＋＋语言是最使用工具。但是我们的 C++ 程序缺乏相应的手段来检测内存信息，而只能使用 top 指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息。
　　使用kill命令
　　使用Linux命令回收内存，我们可以使用Ps、Kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在使用超级用户权限时使用命令“Ps”，它会列出所有正在运行的程序名称，和对应的进程号（PID）。Kill命令的工作原理是：向Linux操作系统的内核送出一个系统操作信号和程序的进程号（PID）。
　　应用例子：
　　为了高效率回收内存可以使用命令ps 参数v：
[root@www ~]# ps v
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PID TTY STAT TIME MAJFL TRS DRS RSS %MEM COMMAND

11514 pts/14 Ss 0:00 0 679 54456 40 0.0 /bin/bash

9898 pts/14 S+ 0:00 0 2377 67094 56 0.0 vim diff.txt

26007 pts/6 Ss+ 0:00 2 679 54452 580 0.0 -bash

6217 pts/8 Ss 0:00 0 679 54324 1020 0.0 -bash

17900 pts/3 Ss 0:00 0 679 54316 564 0.0 -bash
--------------------------------------------------------------------------------------------------------　
然后如果想回收vim命令的内存的话，使用命令：
　　＃ Kill －9 9898
　　使用工具软件
　　Memprof是一个非常具有吸引力且非常易于使用的软件，它由Red Hat的Owen Talyor创立。这个工具是用于GNOME前端的Boehm-Demers-Weiser垃圾回收器。这个工具直接就可以执行，并且其工作起来无需对源代码进行任何修改。在程序执行时，这个工具会以图形化的方式显示内存的使用情况。
部分摘自：http://www.chinaz.com/Server/Linux/0926393Q2008.html

另一个参考
这几天在学习研究shell脚本，写的一些内存监控脚本程序。在没有nagios监控软件的情况下，只要服务器能上互联网，就可通过发邮件的方式来提醒管理员系统内存的使用情况。

一、安装linux下面的一个邮件客户端msmtp软件(类似于一个foxmail的工具)

1、下载安装：http://downloads.sourceforge.net/msmtp/msmtp-1.4.16.tar.bz2?modtime=1217206451&big_mirror=0

# tar jxvf msmtp-1.4.16.tar.bz2

# cd msmtp-1.4.16

# ./configure --prefix=/usr/local/msmtp

# make

# make install

2、创建msmtp配置文件和日志文件（host为邮件域名，邮件用户名test，密码123456）

# vim ~/.msmtprc

account default host 126.com from test@126.com auth login user test password 123456 logfile ~/.msmtp.log # chmod 600 ~/.msmtprc

# touch ~/.msmtp.log

3、mutt安装配置：（一般linux下有默认安装mutt）

# vim ~/.muttrc

set sendmail="/usr/local/msmtp/bin/msmtp" set use_from=yes set realname="memory" set from=test@126.com set envelope_from=yes set rfc2047_parameters=yes set charset="utf-8"

4、邮件发送测试（-s邮件标题，-a表加附件）

# echo "邮件内容123456" | mutt -s "邮件标题测试邮件" -a /scripts/test.txt test@126.com

二、使用free命令监控系统内存：

1、使用free命令查看linux系统内存使用情况：（以M为单位）

# free -m

（执行结果如下样式）

total used free shared buffers cached

Mem: 3952 3414 538 0 168 484

-/+ buffers/cache: 2760 1191

Swap: 8191 86 8105

2、查看截取剩余内存free的数值命令：

(1) 物理内存free值：# free -m | grep Mem | awk '{print $4}'

(2) 缓冲区的free值：# free -m | grep - | awk '{print $4}'

(3) Swap分区free值：# free -m | grep Swap | awk '{print $4}'

3、编写内存监控的脚本文件：

# vim /scripts/free-mem.sh

#!/bin/bash #使用free命令监控linux系统内存变化 #取系统当前时间（以追加的方式写入文件>>） date >> /scripts/date-time.txt #抓取物理内存free值（以追加的方式写入文件>>） echo Mem-free: `free -m | grep Mem | awk '{print $4}'`M >> /scripts/mem-free.txt #抓取缓冲区的free值（以追加的方式写入文件>>） echo buffers/cache-free: `free -m
| grep - | awk '{print $4}'`M >> /scripts/buffers-free.txt #抓取Swap分区free值（以追加的方式写入文件>>） echo Swap-free: `free -m | grep Swap | awk '{print $4}'`M >> /scripts/swap-free.txt #逐行连接上面的时间和内存相关行数据（每次重新写入文件>） paste /scripts/date-time.txt /scripts/mem-free.txt /scripts/buffers-free.txt
/scripts/swap-free.txt > /scripts/freemem.txt # chmod a+x /scripts/free-mem.sh

# /scripts/free-mem.sh

4、查看内存监控的结果文件：

# cat /scripts/freemem.txt

5、编写free结果文件邮件发送脚本：

# vim /scripts/sendmail-mem.sh

#!/bin/bash #把生成的freemem.txt文件通过邮件发送给用户 #提取本服务器的IP地址信息 IP=`ifconfig eth0 | grep "inet addr" | cut -f 2 -d ":" | cut -f 1 -d " "` #提取当前日期时间 today=`date -d "0 day" +%Y年%m月%d日` #发送内存监控结果邮件 echo "这是$IP服务器$today的内存监控报告，请下载附件。" | mutt -s "$IP服务器$today内存监控报告" -a /scripts/freemem.txt
test@126.com # chmod a+x /scripts/sendmail-mem.sh

三、监控系统交换分区swap的情况，当使用超过80%的时候发告警邮件：

# vim /scripts/swap-warning.sh

#!/bin/bash #提取本服务器的IP地址信息 IP=`ifconfig eth0 | grep "inet addr" | cut -f 2 -d ":" | cut -f 1 -d " "` #系统分配的交换分区总量 swap_total=`free -m | grep Swap | awk '{print $2}'` #当前剩余的交换分区free大小 swap_free=`free -m | grep Swap | awk '{print $4}'` #当前已使用的交换分区used大小 swap_used=`free
-m | grep Swap | awk '{print $3}'` if ((swap_used != 0)); then #如果交换分区已被使用，则计算当前剩余交换分区free所占总量的百分比，用小数来表示，要在小数点前面补一个整数位0 swap_per=0`echo "scale=2;$swap_free/$swap_total" | bc` #设置交换分区的告警值为20%(即使用超过80%的时候告警)。 swap_warn=0.20 #当前剩余交换分区百分比与告警值进行比较（当大于告警值(即剩余20%以上)时会返回1，小于(即剩余不足20%)时会返回0
） swap_now=`expr $swap_per \> $swap_warn` #如果当前交换分区使用超过80%（即剩余小于20%，上面的返回值等于0），立即发邮件告警 if (($swap_now == 0)); then echo "$IP服务器swap交换分区只剩下$swap_free M 未使用，剩余不足20%，使用率已经超过80%，请及时处理。" | mutt -s "$IP 服务器内存告警" test@126.com fi fi # chmod a+x /scripts/swap-warning.sh

四、加入任务计划：内存每十分钟检测一次，有告警则立即发邮件(十分钟发一次)，内存检测结果邮件每天早上8点发一次

# crontab -e