🐧 第03章 · 内存与交换

free top vmstat swap

内存与交换¶

内存不够用了怎么办？杀进程还是加交换？这一章讲清内存的分配、缓存与回收机制，以及 free、top、vmstat、swap 的用法。先理解概念，再动手，避免"看 stats 蒙圈、乱杀进程"。

内存的组成¶

Linux 内存不是"用了多少就是多少"，free -h 的输出要这样读：

free -h

               total   used   free  shared  buff/cache  available
Mem:            15Gi  7.0Gi  269Mi  285Mi     9.0Gi      8.6Gi
Swap:            0B     0B     0B

total —— 物理内存总量（本机 15Gi）；
used —— 真正被应用占用的；
free —— 完全空闲未分配的；
buff/cache —— 内核把磁盘数据缓冲/缓存在内存，用于加速读文件，可回收；
available —— 真正可用的内存，看它比看 free 靠谱得多（它把可回收的 cache 也算进去了）。

易错看到 free 只剩几百 M 就慌，其实是 buff/cache 占了 9G，而 available 还有 8.6G。Linux 的哲学是"闲置内存不如用来做 cache"，所以 free 显示小、available 显示大才是常态。判断内存压力看 available，不看 free。

进程占用内存：top 与 ps¶

top 是实时交互工具，按下 P 按 CPU 排、M 按内存排，q 退出：

top                      # 交互模式
top -bn1 | head -20      # -b 批处理,-n1 只输出一次,适合脚本抓快照

ps aux --sort=-%mem       # 按内存占用降序(负号倒序)
ps aux --sort=-%mem | head   # 只看内存最多的前几行

易错 top 里 %MEM 的单进程内存是"常驻集 (RSS)"，不含共享库；带一堆子进程的 Node 应用要按整个进程树累加，别只看一行。ps aux 的 %MEM 是最朴素的内存占比，配合 -o 可只看想看的列。

ps -eo pid,comm,%mem,rss --sort=-%mem | head   # 自定义列查看

CPU 也在消耗：cache 与内存回收¶

很多"内存告急"其实是可回收的 cache，内核有回收机制按需释放。/proc/sys/vm 下的参数控制回收策略：

sysctl vm.swappiness          # 0~100,越大越倾向把内存换到 swap
sysctl vm.overcommit_memory   # 内存超卖策略
cat /proc/sys/vm/cache_recently_evicted   # 观察 cache 回收

vm.swappiness 默认 60，本机 没有配置 swap（Swap: 0B），因此该值对本地回收无意义。若要临时释放缓存（不建议在生产随意执行）：

echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches    # 清页缓存,需 root(生产谨慎,会短暂变慢)

易错 drop_caches 会导致缓存重建，写入大文件的应用会瞬间变慢。它不是"省内存"的常规手段，只在调试时才用。生产上优先检查是不是应用泄漏。

内存动态：vmstat¶

vmstat 看内存的实时变化趋势，比单次快照更能说明问题：

vmstat 1 5      # 每 1 秒采样 1 次,共 5 次

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0      0  269M   ...    ...     0    0     0     0   ...  ...  2  1 97  0  0

关键列：si/so（swap 换入换出，越大内存越吃紧）、free（空闲）、cache、wa（等待磁盘 I/O）。r（运行队列）与 b（阻塞队列）反映 CPU/IO 是否拥挤。

提示 si/so 持续非零是内存不足的强信号。本机无 swap，si/so 恒为 0；若某天内存打满，.service 会直接 OOM 被杀——这也是不做 swap 的代价。

OOM：内存不足时内核怎么处理¶

内存耗尽时，Linux 会选择一个进程杀掉（Out Of Memory killer）。谁被杀了能查：

dmesg -T | grep -i "out of memory"        # 查看 OOM 记录
journalctl -k | grep -i "oom"             # 内核日志里的 OOM(更完整)

被 OOM 杀掉的常见是占用内存最大的进程，也可能因 oom_score 权重不同而变。看当前各个进程的 OOM 评分：

for p in /proc/[0-9]*/oom_score; do
  pid=$(basename $(dirname $p))
  echo "$pid $(cat $p) $(cat /proc/$pid/comm)"; done | sort -rn | head

易错看到"我的进程被杀了"不要只怪内核——根因通常是内存真的不够，或某个进程泄漏。加 swap 能减少 OOM 但不能根治泄漏，先找到谁在吃内存，ps aux --sort=-%mem 排一排。

配置交换（swap）——本机示例¶

本机 Swap: 0B，如果用 Node/MySQL 的内存需求大，加一个 swap 文件是稳妥的兜底（dram 充足时不强制，但建议有）：

fallocate -l 2G /swapfile           # 创建 2G 交换文件(本机可改成 4G)
chmod 600 /swapfile                 # 权限收紧,安全要求
mkswap /swapfile                    # 初始化为 swap
swapon /swapfile                    # 启用
# 写入 fstab 使其开机自动挂载
echo "/swapfile none swap sw 0 0" >> /etc/fstab
swapon --show                       # 确认生效

易错 swap 文件权限一定要 600，否则 mkswap 会警告"insecure permissions"。swapon 后建议重启或 systemctl restart ... 验证。swap 是"缓刑"不是"解决"，内存泄漏的应用照样会在 swap 耗尽后被 OOM。

案例：Node 应用占内存过高¶

本机 Node 应用（/var/www/bangdream、端口 3000）如果某天内存涨到临界，先按顺序排查：

ps aux --sort=-%mem | head      # 谁吃了内存
pm2/systemctl status bangdream   # 看服务状态
journalctl -u bangdream --since "1 hour ago" | tail   # 看是否报错或泄漏
# 确认是泄漏后再重启:systemctl restart bangdream

重启只是临时止血；反复出现说明应用代码有内存泄漏，需要去 Node 侧定位（heap 快照、--trace-gc 等）。

易错点¶

只盯 free 不盯 available：内存压力的正确指标是 available。
内存被 buff/cache 占了就以为不够：cache 可回收，不是"白占"。
无 swap 的机器内存打满会被 OOM 强杀：重要服务建议配置 swap 兜底。
拿到内存异常就 drop_caches：会变慢，先定位泄漏进程。