丹凤千字科普：1kb多少k文件大小（详细资料介绍）
一、内存的基础知识
1. 内存的作用：主要是存储系统和应用程序的指令、数据、缓存等，一般分为物理内存和虚拟内存。
2. 物理内存：
也称为主存，大多数计算机使用的主存都是动态随机访问内存（DRAM）。只有内核可以直接访问物理内存。
3. 虚拟内存：
Linux内核为每个进程提供了一个独立的虚拟地址空间，这个地址空间是连续的。进程可以方便地访问这些虚拟内存。
虚拟内存的分布如下：
栈内存：由系统自动分配和管理。一旦程序运行超出这个局部变量的作用域，栈内存就会被系统自动回收，所以不会产生内存泄漏的问题。
堆内存：由应用程序自己分配和管理。除非程序退出，这些堆内存并不会被系统自动释放，而是需要应用程序明确调用库函数free()来释放它们。如果应用程序没有正确释放堆内存，就会造成内存泄漏。
只读段：包括程序的代码和常量，由于它们是只读的，不会再去分配新的虚拟内存，所以也不会产生内存泄漏。
数据段：包括全局变量和静态变量，这些变量在定义时就已经确定了大小，所以也不会产生内存泄漏。
内存映射段：包括动态链接库和共享内存，其共享内存由程序动态分配和管理。如果程序在分配后忘了回收，就会导致跟堆内存类似的泄漏问题。
4. 内存映射：不是所有的虚拟内存都会分配物理内存，只有那些实际使用的虚拟内存才分配物理内存，并且分配后的物理内存是通过内存映射来管理的。
(备注：TLB是MMU中页表的高速缓存，是CPU直接访问的地方。由于进程的虚拟地址空间是独立的，而TLB的访问速度又比MMU快得多，通过减少进程的上下文切换，减少TLB的刷新次数，可以提高TLB缓存的使用率，进而提高CPU的内存访问性能。)
5. 内存的分配和释放：
内存分配：
对于小块内存（小于128K），C标准库使用brk()来分配，也就是通过移动堆顶的位置来分配内存。这些内存释放后并不会立刻归还系统，而是被缓存起来，这样可以重复使用。优点是可以减少缺页异常的发生，提高内存访问效率。缺点是由于这些内存没有归还系统，在内存工作繁忙时，频繁的内存分配和释放会造成内存碎片。对于大块内存（大于128K），则直接使用内存映射mmap()来分配，也就是在文件映射段找一块空闲内存分配出去。mmap()方式分配的内存，会在释放时直接归还系统，所以每次mmap都会发生缺页异常。
内存释放：
6. 相关工具和命令的介绍：包括free、top、vmstat、cachestat和cachetop等命令的使用和解读方式。通过这些工具可以了解系统的内存使用情况以及各种缓存的命中率等信息。对系统性能调优和故障排查有很大的帮助作用。具体介绍每个命令的使用方法、输出结果以及它们能提供的系统信息。通过对这些工具的输出进行分析可以了解系统的运行状态以及可能的性能问题并采取相应的优化措施进行改进以提高系统的性能稳定性和响应速度。（未具体涉及各个工具命令的详细参数和选项）
一、工具和命令深入理解
一、缓存状态与信息
1. 通过cachestat命令，我们获得了如下数据：
TOTAL MISSES HITS DIRTIES BUFFERS_MB CACHED_MB
2 0 2 1 17 279
其中，READ_HIT和WRITE_HIT分别表示读缓存和写缓存的命中率。
2. 使用cachetop命令，我们可以观察到缓存的实时状态。例如，在某一时刻，我们可以看到如下信息：
Buffers MB: 258 / Cached MB: 347 / Sort: HITS / Order: ascending
同时列出了各个进程的HITS，MISSES等信息。
二、系统工具使用
3. 使用pcstat命令查看特定程序的内存占用情况，例如：
$ pcstat /bin/ls
可以看到程序名称、大小、页数、缓存以及占用百分比等信息。
4. Strace用于观察系统调用。通过命令：
strace -p $(pgrep app)
我们可以看到进程的系统调用情况，例如打开设备文件、内存映射、读写操作等。
从输出结果中，我们可以看到案例应用打开了磁盘分区/dev/sdb1，并以只读和直接读取的方式打开。
5. Memleak工具可以监控系统或指定进程的内存分配和释放情况，定期汇总未释放内存及其调用栈。
三、内存性能分析与优化
6. Sar命令提供了内存使用情况的详细信息。其中的kbcommit表示系统负载需要的内存，kbactive和kbinact分别表示活跃内存和非活跃内存。通过sar -r -S 1命令，我们可以每隔一秒查看内存和Swap的使用情况。从输出结果中，我们可以分析出内存的使用情况和Swap的使用情况。如果Swap使用量增加或有Swap交换频繁的情况，则可能是系统面临内存压力。此时需要分析进程的内存使用情况并进行相应的优化。在进行内存性能分析时，可以按照以下步骤进行：首先使用free和top查看系统整体的内存使用情况；然后使用vmstat和pidstat观察一段时间的趋势；最后进行详细分析，如内存分配分析、缓存/缓冲区分析以及具体进程的内存使用分析等。通过这些步骤可以判断是否存在内存瓶颈并进行相应的优化措施。
