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linux 内存碎片分析

news 来源：原创 2025/5/25 7:57:07

1，cat /proc/pagetypeiinfo查看和关键参数分析

tt@tt-Lenovo-G485:~$ cat /proc/pagetypeinfo
Page block order: 9
Pages per block:  512

Free pages count per migrate type at order       0      1      2      3      4      5      6      7      8      9     10
Node    0, zone      DMA, type    Unmovable      0      4      2      1      0      1      2      1      1      0      0
Node    0, zone      DMA, type      Movable      6      2      1      4      1      0      0      0      0      1      0
Node    0, zone      DMA, type  Reclaimable      4      2      1      2      1      1      0      1      1      0      0
Node    0, zone      DMA, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0
Node    0, zone      DMA, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0
Node    0, zone      DMA, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0
Node    0, zone    DMA32, type    Unmovable      1      2     64      5      1      2      0      1      0      0      0
Node    0, zone    DMA32, type      Movable      0      7      6      3      8      7      5      2      0      0      0
Node    0, zone    DMA32, type  Reclaimable    328    151      7     15      0      0      0      0      0      0      0
Node    0, zone    DMA32, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0
Node    0, zone    DMA32, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0
Node    0, zone    DMA32, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0

Number of blocks type     Unmovable      Movable  Reclaimable   HighAtomic          CMA      Isolate
Node 0, zone      DMA            2            5            1            0            0            0
Node 0, zone    DMA32           69          725           20            0            0            0

  1. ‌内存分区信息（Zone）‌

    • 如 DMA、DMA32、Normal 等，表示不同物理内存区域。
    • 每个分区下会列出页块类型（如 Unmovable、Reclaimable、Movable）及其数量。
    • 每列数字表示对应阶（0~10）的连续空闲页块数量。
    • 例如：order 0 表示单页，order 9 表示 512 页的连续块。

  2. ‌页块类型说明

    类型‌‌描述‌
    Unmovable不可移动页（如内核数据结构），通常由内核固定使用25。
    Movable可移动页（如用户进程内存），可被页迁移机制回收或压缩25。
    Reclaimable可回收页（如文件缓存），可通过内存回收机制释放25。
    HighAtomic高原子性操作保留页，通常为 05。
    CMA连续内存分配器（Contiguous Memory Allocator）保留区域，未分配时为 05。
    Isolate隔离页（特殊用途），通常为 05。

    ‌诊断提示‌：若某阶的块数持续为 0，可能表明内存碎片严重。

    该输出反映了系统内存按迁移类型和阶数的分布情况，可用于分析内存碎片和伙伴系统状态。

2，cat /proc/zoneinfo参数查看和解析

 tt@tt-Lenovo-G485:~$ cat /proc/zoneinfo
Node 0, zone      DMA
  pages free     1602
        min      12
        low      15
        high     18
        scanned  0
        spanned  4095
        present  3998
        managed  3977
    nr_free_pages 1602
    nr_alloc_batch 3
    nr_inactive_anon 621
    nr_active_anon 695
    nr_inactive_file 278
    nr_active_file 385
    nr_unevictable 0
    nr_mlock     0
    nr_anon_pages 1252
    nr_mapped    580
    nr_file_pages 733
    nr_dirty     1
    nr_writeback 0
    nr_slab_reclaimable 52
    nr_slab_unreclaimable 56
    nr_page_table_pages 59
    nr_kernel_stack 5
    nr_unstable  0
    nr_bounce    0
    nr_vmscan_write 317
    nr_vmscan_immediate_reclaim 0
    nr_writeback_temp 0
    nr_isolated_anon 0
    nr_isolated_file 0
    nr_shmem     47
    nr_dirtied   231
    nr_written   544
    nr_pages_scanned 0
    numa_hit     19148
    numa_miss    0
    numa_foreign 0
    numa_interleave 0
    numa_local   19148
    numa_other   0
    workingset_refault 233
    workingset_activate 111
    workingset_nodereclaim 0
    nr_anon_transparent_hugepages 0
    nr_free_cma  0
        protection: (0, 1580, 1580, 1580, 1580)
  pagesets
    cpu: 0
              count: 0
              high:  0
              batch: 1
  vm stats threshold: 4
    cpu: 1
              count: 0
              high:  0
              batch: 1
  vm stats threshold: 4
  all_unreclaimable: 0
  start_pfn:         1
  inactive_ratio:    1
Node 0, zone    DMA32
  pages free     11939
        min      1238
        low      1547
        high     1857
        scanned  0
        spanned  416768
        present  416192
        managed  405611
    nr_free_pages 11939
    nr_alloc_batch 64
    nr_inactive_anon 70887
    nr_active_anon 227783
    nr_inactive_file 20482
    nr_active_file 32455
    nr_unevictable 0
    nr_mlock     0
    nr_anon_pages 270765
    nr_mapped    65696
    nr_file_pages 82331
    nr_dirty     176
    nr_writeback 0
    nr_slab_reclaimable 7996
    nr_slab_unreclaimable 7933
    nr_page_table_pages 9913
    nr_kernel_stack 619
    nr_unstable  0
    nr_bounce    0
    nr_vmscan_write 100124
    nr_vmscan_immediate_reclaim 61
    nr_writeback_temp 0
    nr_isolated_anon 0
    nr_isolated_file 0
    nr_shmem     21375
    nr_dirtied   32121
    nr_written   131709
    nr_pages_scanned 0
    numa_hit     3259558
    numa_miss    0
    numa_foreign 0
    numa_interleave 27734
    numa_local   3259558
    numa_other   0
    workingset_refault 67434
    workingset_activate 33644
    workingset_nodereclaim 0
    nr_anon_transparent_hugepages 25
    nr_free_cma  0
        protection: (0, 0, 0, 0, 0)
  pagesets
    cpu: 0
              count: 157
              high:  186
              batch: 31
  vm stats threshold: 20
    cpu: 1
              count: 121
              high:  186
              batch: 31
  vm stats threshold: 20
  all_unreclaimable: 0
  start_pfn:         4096
  inactive_ratio:    3

参数说明：

字段‌‌含义‌
pages free当前空闲页数（1页=4KB）。
min/low/high内存水位线，用于触发内存回收机制。
spanned/presentspanned 表示总地址空间页数，present 表示实际物理内存页数。
managed由伙伴系统管理的页数（present - 保留页）
内存状态分析‌
‌DMA 区域‌
  • ‌空闲内存‌
    • 空闲页：1602页（约6.3MB），远高于high水位线（18页），表明当前无内存压力。
  • ‌活动内存‌
    • 匿名页（nr_anon_pages）：1252页，占比较高，可能为进程堆栈或堆内存。
    • 文件页（nr_file_pages）：733页，包括缓存和映射文件。
‌DMA32 区域‌
  • ‌空闲内存‌
    • 空闲页：11939页（约46.6MB），高于high水位线（1857页），内存充足。
  • ‌活动内存‌
    • 匿名页：270765页（约1GB），显著高于DMA区域，反映用户进程内存使用。
    • 文件页：82331页（约322MB），主要用于文件缓存。
关键指标解读‌
  • ‌NUMA 本地化‌
    • numa_hit（DMA32: 3259558）远高于numa_miss，表明内存访问本地化良好。
  • ‌内存回收‌
    • nr_vmscan_write（DMA32: 100124）表示因内存回收写入磁盘的页数，反映历史回收压力。
  • ‌透明大页‌
    • nr_anon_transparent_hugepages（DMA32: 25）表示使用了大页优化。
. 潜在问题检查‌
  • ‌Slab 内存‌
    • DMA32区域中nr_slab_unreclaimable（7933页）较高，可能存在内核对象泄漏。
  • ‌脏页‌
    • nr_dirty（DMA32: 176）需结合I/O负载判断是否影响性能。

脏页解析

系统级监控‌
  • ‌vmstat‌：观察 memory 和 io 字段，so（换出）和 si（换入）反映交换活动，bi/bo 显示块I/O操作

vmstat 1

查看 cat /proc/meminfo 里面的dirty字段。 

进程级分析 

  • pidstat -d‌：监控进程的脏页生成速率1。
  • ‌pmap‌：显示进程内存映射，识别高脏页生成的可执行文件或共享库
‌指标/参数‌‌含义‌‌参考值‌
Dirty（/proc/meminfo）当前脏页总量长期超过总内存10%需警惕
vm.dirty_background_ratio触发后台回写的脏页比例阈值（默认10%）根据I/O负载调整
vm.dirty_ratio触发同步阻塞回写的脏页比例（默认30%）避免过高导致I/O卡顿

调整参数

sysctl -w vm.dirty_background_ratio=5    # 降低后台回写阈值
sysctl -w vm.dirty_ratio=20              # 限制同步阻塞阈值
sysctl -w vm.dirty_expire_centisecs=1000 # 缩短脏页驻留时间

查看信息

sysctl vm.dirty_expire_centisecs  
sysctl vm.dirty_writeback_centisecs  

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