使用Linux内存文件系统后系统内存统计方法

【问题描述】
在Linux系统中，内存可以分出一部分空间作为磁盘来使用，称为Ramdisk。这部分内存空间具有高速读写特性，可以存储那些对磁盘IO要求较高的数据，显著的提升系统的服务性能。

Ramdisk分为两种，一种是固定空间大小的空间，跟硬盘分区完全一样，可以格式化并挂载使用；一种是以内存文件系统tmpfs的形式出现，可以根据需要扩充和缩小。这两种使用方式在kernel 2.4之后都得到了支持。

在使用tmpfs时，因为不是一次分配，且对内存分配的形式比较模糊，使得怎样计算系统整体内存使用情况成为一个问题。

【观察和解决】
在使用Ubuntu系统时，对使用Ramdisk的形式做了简单测试，发现在使用和不使用Ramdisk的时候有奇怪的问题发生。具体如下：

内存分区无数据时的情况如下，

  root@peter:~# free -m
                total      used      free    shared    buffers    cached
  Mem:          3851      2222      1629          0        63        847
  -/+ buffers/cache:      1310      2540
  Swap:        1925          0      1925
  root@peter:~# df -h
  Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
  /dev/sda3      125G  4.9G  114G  5% /
  udev            1.9G  4.0K  1.9G  1% /dev
  tmpfs          771M  888K  770M  1% /run
  none            5.0M    0  5.0M  0% /run/lock
  none            1.9G  7.4M  1.9G  1% /run/shm
  向内存分区写入1G数据时的情况如下，
  root@peter:/run/shm# dd if=/dev/zero ibs=1M count=1024 of=./test.img
  1024+0 records in
  2097152+0 records out
  1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 2.22898 s, 482 MB/s
  root@peter:/run/shm# df -h
  Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
  /dev/sda3      125G  4.9G  114G  5% /
  udev            1.9G  4.0K  1.9G  1% /dev
  tmpfs          771M  888K  770M  1% /run
  none            5.0M    0  5.0M  0% /run/lock
  none            1.9G  1.1G  895M  54% /run/shm
  root@peter:/run/shm# free -m
                total      used      free    shared    buffers    cached
  Mem:          3851      3245        605          0        64      1871
  -/+ buffers/cache:      1309      2541
  Swap:        1925          0      1925

前后数据对比发现主要增加的是cached数据的统计量，而实际使用的内存1309几乎和之前没有变化。可以大概认为向内存分区中写入的数据实际是增大了cached的统计量。为了进一步说明这个情况，可以释放掉系统的cached数据

    root@peter:/run/shm# sync; echo “3” > /proc/sys/vm/drop_caches
root@peter:/run/shm# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 3851 2694 1156 0 0 1401
-/+ buffers/cache: 1292 2558
Swap: 1925 0 1925

 由于/run/shm分区中实际存储了1.1G的数据，cached并没有被完全使用，可以说明存放到内存分区的数据实际是在cached的统计数据中。

 最后释放掉内存分区的数据并清理系统缓存后的情况如下

    root@peter:/run/shm# rm -fr test.img
root@peter:/run/shm# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 3851 1676 2174 0 7 370
-/+ buffers/cache: 1297 2553
Swap: 1925 0 1925
root@peter:/run/shm# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3 125G 4.9G 114G 5% /
udev 1.9G 4.0K 1.9G 1% /dev
tmpfs 771M 888K 770M 1% /run
none 5.0M 0 5.0M 0% /run/lock
none 1.9G 7.4M 1.9G 1% /run/shm

至此，可以发现，在使用内存分区的系统中，实际使用的内存数据，应该是free -m获得使用内存情况加上内存区中的数据量，这才是系统真正使用的内存量。

【总结】
在使用内存文件系统存储数据的系统中，分析内存时要充分的考虑内存文件系统的数据用量，进而准确的给出系统所使用内存的情况，整体把握系统的资源情况，为进一步的系统分析做准备。