性能测试之内存瓶颈问题分析与调优

注意：内存问题是性能分析与调优非常常见的一类问题（内存不足/内存泄露/内存溢出等）

一、内存概念：

计算机的存储系统分为主存储系统（内存） 辅助存储系统（外存）

外存 ：计算机的辅助存储器,包括硬盘、软盘、光盘、网络云盘等 【输入-键盘，鼠标，输出- 屏幕，音频 视频】

内存：内存(Memory)又称主存，用于暂时存放中间态的临时数据：是外设与CPU进行沟通的桥梁

引发思考：为什么需要一个内存作为桥梁来链接CPU和外存呢？ 为什么不直接设计CPU个内外直接连接交互呢？

(1) 因为外存的性能是比较差的，CPU速度非常的快，如果直接去外存获取数据，外设会拖垮CPU的性能。

(2) 所以可以理解为内存就是cpu和外设之间的缓存机制，CPU需要的数据先从外存加载到内存，提高cpu读取数据的效率和整体性能的。

二、内存和外存区别

速度不同： 内存要比外存速度快，但是比CPU要慢

容量不同： 内存一般几个G，外存一般几个T

访问权限不同：CPU只能直接访问内存；外存的东西要先到内存CPU才能处理

易失性不同：内存关机断电，数据就会全部丢失；外存数据一直都在

三、内存分析工具

1、/proc/meminfo，Linux内存总览

MemTotal：所有可用的内存大小（=物理内存 - 预留位和内核使用），所以小于物理内存
MemFree：表示系统尚未使用的内存
MemAvailable：真正的系统可用内存。这个使我们去看系统内存是否够用的重点数据。
　　系统中有些内存虽然已被使用但是可以部分回收的（cache/buffer、slab）
Buffers ：（缓冲）对原始磁盘块的临时存储，也就是用来缓存磁盘的数据。内核可以把分散的写集中起来，
　　　　　　统一优化磁盘的写入
Cached ：（缓存）从磁盘读取文件的页缓存，也就是用来缓存从文件读取的数据。下次访问这些文件数据时，
　　　　　　就可以直接从内存中快速获取

2、free命令：显示当前系统未使用的和已使用的内存数目，被内核使用的内存缓冲区；

最常用的内存分析命令，包含的参数主要有：
-h： 人类方便查看的格式显示
-c： 打印的次数
-s： 打印的时间间隔
-t：显示total 这个不太会去关注

显示的结果信息： 物理内存一行，交换分区一行

used：已经使用的内存大小；
MemTotal = used + free + buff/cache
avaliable=free+部分buff/cache
shared表示共享内存大小，一般用于进程间通信　

3、top命令| htop命令: 内存相关内容,进程内存使用情况分析

这两个命令都可以查看内存和CPU相关的信息，不过top是系统自带的命令，htop不是系统自带的，要额外安装：

yum -y install htop

htop的显示结果更加详细和友好一些：

1 关键信息用不同的颜色高亮显示了；
2 然后内存也默认用M为单位显示，更加直观；
3 command： 显示具体哪个命令 详细的执行启动命令都会显示
4 最底下还有一行快捷工具栏： 比如F6[. ] 可以选择进行排序; h【F1】可以看帮助文档

其中显示的信息解释如下：
VIRT：virtual memory usage，进程占用的虚拟内存大小。
RES：resident memory usage，进程常驻内存大小，也就是实际物理内存占用情况
　　一般我们看进程占用了多少内存，就是看的这个值。
SHR：shared memory，共享内存大小，不常用。
%MEM： 进程所占用的物理内存百分比

4、vmstat，用于进行系统全局分析和内存监控分析  vmstat -S M 1

memory： 总内存大小 ，包括物理内存+ 交换分区内存
    swpd：使用的虚拟内存的大小。解释：如果该值大于0，表示你的机器物理内存不足了
    free：可用的物理内存大小；如果free很少，不一定内存不足； 如果同时si/so很少，是正常的；
    buff：物理内存用来缓存读写操作的buffer大小
    cache：物理内存用来缓存进程地址空间的cache大小

swap：如果频繁写入写出，表示你的机器物理内存不足了。
    si(换入)：每秒从SWAP(交换分区)读入到RAM的大小
        si>0，表明服务器需要更多内存，需要从SWAP上将内存段复制回内存，导致服务器速度变慢
        si=0，正常；长期都>0,可能存在性能问题
    so(换出)：每秒从RAM写出到SWAP的大小
        so>0,并不能说明出现了内存瓶颈，写到交换分区是正常的

bi（blocks in）：表示从外部设备（如磁盘）读入到内存的数据块数量。在读操作中，随着数据的读取，bi的值会增加。
这反映了系统从外部设备读取数据的活动水平。

bo（blocks out）：表示从内存写出到外部设备的数据块数量。在写操作中，随着数据的写入，bo的值会增加。
这反映了系统将数据写入外部设备的活动水平。