Linux内存窥视

benzhou

　　    free命令是linux系统中常用来查看内存大概情况的shell命令，其执行的效果如下：
　　
　　root@mimosa_24FD52F24E00:/# free
　　             total         used         free       shared      buffers
　　Mem:         61056        34296        26760            0         3776
　　-/+ buffers:              30520        30536
　　Swap:            0            0            0
　　root@mimosa_24FD52F24E00:/#
　　(这个输出的基本单位为KB)
　　

　　free这个结果的产生由调用sysinfo()系统调用函数得到对应的结果，在2.6.36内核中跟踪的结果如下：

　　

　　
[kernel/timer.c]

SYSCALL_DEFINE1(sysinfo, struct sysinfo __user *, info)
{
struct sysinfo val;


do_sysinfo(&val);


if (copy_to_user(info, &val, sizeof(struct sysinfo)))
return -EFAULT;


return 0;
}
sysinfo()系统调用最终由上面的函数给出内核的统计值。


    其中，do_sysinfo()函数的实现也在同一文件中，其定义的部分内容如下：
　　
[kernel/timer.c: sysinfo()->do_sysinfo()]

/**
* do_sysinfo - fill in sysinfo struct
* @info: pointer to buffer to fill
*/
int do_sysinfo(struct sysinfo *info)
{
...
si_meminfo(info);
        ...
bitcount = 0;
mem_unit = info->mem_unit;
while (mem_unit > 1) {
bitcount++;
mem_unit >>= 1;
sav_total = mem_total;
mem_total <<= 1;
if (mem_total < sav_total)
goto out;
}



/*
* If mem_total did not overflow, multiply all memory values by
* info->mem_unit and set it to 1.  This leaves things compatible
* with 2.2.x, and also retains compatibility with earlier 2.4.x
* kernels...
*/


info->mem_unit = 1;
info->totalram <<= bitcount;
info->freeram <<= bitcount;
info->sharedram <<= bitcount;
info->bufferram <<= bitcount;
info->totalswap <<= bitcount;
info->freeswap <<= bitcount;
info->totalhigh <<= bitcount;
info->freehigh <<= bitcount;


out:
return 0;
}
　　    其中，do_sysinfo()调用si_meminfo()获取vm_stat[]当前的未被使用内存总量，通过global_page_state()函数获得：
　　[mm/page_alloc.c: sysinfo()->do_sysinfo()->si_meminfo()]
　　
　　void si_meminfo(struct sysinfo *val)
　　{
　　val->totalram = totalram_pages;
　　val->sharedram = 0;
　　val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
　　val->bufferram = nr_blockdev_pages();
　　val->totalhigh = totalhigh_pages;
　　val->freehigh = nr_free_highpages();
　　val->mem_unit = PAGE_SIZE;
　　}
　　   
　　    由global_page_state()函数的名称可以猜测，vm_stat对内存的管理的基本单位为页，此处为4KB内存大小。
　　

　　    确定了freeram的取值来源，也可以知道free命令的输出的基本单位为4KB，即free会存在最多4KB的误差。此时，若检查程序的内存泄露，对于泄露的内存远小于4KB的情况，可能需要一定时间的累加才能获知free得到的剩余内存在降低，由于系统一般在运行中，而且linux内核会尽可能地使用内存用于提高系统的执行效率，所以，要想明确得到较小内存泄露程序的证据，时间会增加很多，最终，应该是比较长时间的free结果的剩余内存的统计值处于波动降低的这么一个现象。