线上服务器内存分析及问题排查

平常的工作中，在衡量服务器的性能时，经常会涉及到几个指标，load、cpu、mem、qps、rt等。每个指标都有其独特的意义，很多时候在线上出现问题时，往往会伴随着某些指标的异常。大部分情况下，在问题发生之前，某些指标就会提前有异常显示。

在第一篇文章中，我们介绍了一个重要的指标就是负载（Load），其中我们提到Linux的负载高，主要是由于CPU使用、内存使用、IO消耗三部分构成。任意一项使用过多，都将导致服务器负载的急剧攀升。本文是该系列的第三篇，来分析一下影响机器负载的几个原因中的第二项，内存使用。

什么是内存

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。

内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

物理内存

物理内存指通过物理内存条而获得的内存空间。即随机存取存储器（random access memory，RAM），是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存(内存)。

虚拟内存

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换（也就是说，当物理内存不足时，可能会借用硬盘空间来充当内存使用）。与没有使用虚拟内存技术的系统相比，使用这种技术的系统使得大型程序的编写变得更容易，对真正的物理内存（例如RAM）的使用也更有效率。

Swap分区

Swap分区（即交换区）在系统的物理内存不够用的时候，把硬盘空间中的一部分空间释放出来，以供当前运行的程序使用。那些被释放的空间可能来自一些很长时间没有什么操作的程序，这些被释放的空间被临时保存到Swap分区中，等到那些程序要运行时，再从Swap分区中恢复保存的数据到内存中。

程序运行时的数据加载,线程并发,I/O缓冲等等,都依赖于内存,可用内存的大小,决定了程序是否能正常运行以及运行的性能。

查看内存使用情况

在Linux机器上，有多个命令都可以查看机器的内存信息。其中包括free、top等。

free命令

free命令可以显示Linux系统中空闲的、已用的物理内存，swap分区以及被内核缓冲区内存。在Linux系统监控的工具中，free命令是最经常使用的命令之一。

$free 

             total       used       free     shared    buffers     cached 

Mem:       8388608    2926968    5461640          0          0    1654392 

-/+ buffers/cache:    1272576    7116032 

Swap:     16777208          0   16777208 

上图中，一共有3行6列数据，行数据的意义如下： Mem 行是内存的使用情况。 -/+ buffers/cache 行是物理内存的缓存统计情况。 Swap 行是交换空间的使用情况。

前面分别介绍过了物理内存和Swap分区。这里再介绍一下buffers和cache。

buffer与cache的区别

A buffer is something that has yet to be "written" to disk.

A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.

简单点说：

buffers 就是存放要输出到disk（块设备）的数据，缓冲满了一次写，提高IO性能（内存 -> 磁盘）

cached 就是存放从disk上读出的数据，常用的缓存起来，减少IO（磁盘 -> 内存）

buffer 和 cache，两者都是RAM中的数据。简单来说，buffer是即将要被写入磁盘的，cache是被从磁盘中读出来的。

介绍完了buffer和cache的区别，接下来分析下free命令查询到的数据。

Mem行