什么是Linux内存管理中的RSS和VSZ

Question

Linux内存管理中的RSS和VSZ是什么？在多线程环境中,如何管理和跟踪这两者？

Answer 1

RSS是驻留集大小,用于显示分配给该进程的内存量,并且位于RAM中.它不包括换出的内存.它确实包括来自共享库的内存,只要这些库中的页面实际上在内存中.它确实包括所有堆栈和堆内存.

VSZ是虚拟内存大小.它包括进程可以访问的所有内存,包括被换出的内存,已分配但未使用的内存以及来自共享库的内存.

因此,如果进程A具有500K二进制文件并且链接到2500K共享库,则具有200K的堆栈/堆分配,其中100K实际上在内存中(其余是交换或未使用),并且它实际上只加载了1000K的共享库然后是400K自己的二进制文件:

RSS: 400K + 1000K + 100K = 1500K
VSZ: 500K + 2500K + 200K = 3200K

由于部分内存是共享的,因此许多进程可能会使用它,因此如果将所有RSS值相加,您可以轻松获得比系统更多的空间.

在程序实际使用之前,分配的内存也可能不在RSS中.因此,如果你的程序预先分配了一堆内存,然后随着时间的推移使用它,你可以看到RSS上升,VSZ保持不变.

还有PSS(比例设定大小).这是一种较新的度量,它将共享内存跟踪为当前进程使用的比例.因此,如果有两个进程使用之前的相同共享库:

PSS: 400K + (1000K/2) + 100K = 400K + 500K + 100K = 1000K

线程都共享相同的地址空间,因此每个线程的RSS,VSZ和PSS与进程中的所有其他线程相同.使用ps或top在linux/unix中查看此信息.

除此之外还有更多方法,了解更多信息请查看以下参考资料:

• http://manpages.ubuntu.com/manpages/en/man1/ps.1.html
• https://web.archive.org/web/20120520221529/http://emilics.com/blog/article/mconsumption.html

另见:

• 一种确定进程"真实"内存使用情况的方法,即私有脏RSS？

Answer 2

RSS是驻留集大小(物理驻留内存 - 当前占用机器物理内存中的空间),VSZ是虚拟内存大小(分配地址空间 - 这个地址在进程的内存映射中分配,但不一定有现在它背后的实际记忆).

请注意,在普通虚拟机的这些日子里,来自机器视点的物理内存可能并不真正是实际的物理内存.

Answer 3

最小的可运行示例

为此，您必须了解分页的基础知识：x86 分页是如何工作的？尤其是操作系统可以通过页表/其内部内存簿记（VSZ 虚拟内存）分配虚拟内存，然后才实际在 RAM 或磁盘（RSS 驻留内存）上拥有后备存储。

现在为了观察这一点，让我们创建一个程序：

• 分配比我们的物理内存更多的内存 mmap
• 在每个页面上写入一个字节以确保这些页面中的每一个都从仅虚拟内存 (VSZ) 转到实际使用的内存 (RSS)
• 使用以下方法之一检查进程的内存使用情况：C 中当前进程的内存使用情况

主文件

#define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

typedef struct {
    unsigned long size,resident,share,text,lib,data,dt;
} ProcStatm;

/* /sf/ask/109088171/#7212248 */
void ProcStat_init(ProcStatm *result) {
    const char* statm_path = "/proc/self/statm";
    FILE *f = fopen(statm_path, "r");
    if(!f) {
        perror(statm_path);
        abort();
    }
    if(7 != fscanf(
        f,
        "%lu %lu %lu %lu %lu %lu %lu",
        &(result->size),
        &(result->resident),
        &(result->share),
        &(result->text),
        &(result->lib),
        &(result->data),
        &(result->dt)
    )) {
        perror(statm_path);
        abort();
    }
    fclose(f);
}

int main(int argc, char **argv) {
    ProcStatm proc_statm;
    char *base, *p;
    char system_cmd[1024];
    long page_size;
    size_t i, nbytes, print_interval, bytes_since_last_print;
    int snprintf_return;

    /* Decide how many ints to allocate. */
    if (argc < 2) {
        nbytes = 0x10000;
    } else {
        nbytes = strtoull(argv[1], NULL, 0);
    }
    if (argc < 3) {
        print_interval = 0x1000;
    } else {
        print_interval = strtoull(argv[2], NULL, 0);
    }
    page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);

    /* Allocate the memory. */
    base = mmap(
        NULL,
        nbytes,
        PROT_READ | PROT_WRITE,
        MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS,
        -1,
        0
    );
    if (base == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Write to all the allocated pages. */
    i = 0;
    p = base;
    bytes_since_last_print = 0;
    /* Produce the ps command that lists only our VSZ and RSS. */
    snprintf_return = snprintf(
        system_cmd,
        sizeof(system_cmd),
        "ps -o pid,vsz,rss | awk '{if (NR == 1 || $1 == \"%ju\") print}'",
        (uintmax_t)getpid()
    );
    assert(snprintf_return >= 0);
    assert((size_t)snprintf_return < sizeof(system_cmd));
    bytes_since_last_print = print_interval;
    do {
        /* Modify a byte in the page. */
        *p = i;
        p += page_size;
        bytes_since_last_print += page_size;
        /* Print process memory usage every print_interval bytes.
         * We count memory using a few techniques from:
         * /sf/ask/109088171/ */
        if (bytes_since_last_print > print_interval) {
            bytes_since_last_print -= print_interval;
            printf("extra_memory_committed %lu KiB\n", (i * page_size) / 1024);
            ProcStat_init(&proc_statm);
            /* Check /proc/self/statm */
            printf(
                "/proc/self/statm size resident %lu %lu KiB\n",
                (proc_statm.size * page_size) / 1024,
                (proc_statm.resident * page_size) / 1024
            );
            /* Check ps. */
            puts(system_cmd);
            system(system_cmd);
            puts("");
        }
        i++;
    } while (p < base + nbytes);

    /* Cleanup. */
    munmap(base, nbytes);
    return EXIT_SUCCESS;
}

GitHub 上游.

编译并运行：

gcc -ggdb3 -O0 -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c
echo 1 | sudo tee /proc/sys/vm/overcommit_memory
sudo dmesg -c
./main.out 0x1000000000 0x200000000
echo $?
sudo dmesg

在哪里：

• 0x1000000000 == 64GiB：2x 我电脑的 32GiB 物理内存
• 0x200000000 == 8GiB：每 8GiB 打印一次内存，所以我们应该在大约 32GiB 崩溃前打印 4 次
• echo 1 | sudo tee /proc/sys/vm/overcommit_memory: Linux 需要允许我们进行大于物理 RAM 的 mmap 调用：malloc 可以分配的最大内存

程序输出：

extra_memory_committed 0 KiB
/proc/self/statm size resident 67111332 768 KiB
ps -o pid,vsz,rss | awk '{if (NR == 1 || $1 == "29827") print}'
  PID    VSZ   RSS
29827 67111332 1648

extra_memory_committed 8388608 KiB
/proc/self/statm size resident 67111332 8390244 KiB
ps -o pid,vsz,rss | awk '{if (NR == 1 || $1 == "29827") print}'
  PID    VSZ   RSS
29827 67111332 8390256

extra_memory_committed 16777216 KiB
/proc/self/statm size resident 67111332 16778852 KiB
ps -o pid,vsz,rss | awk '{if (NR == 1 || $1 == "29827") print}'
  PID    VSZ   RSS
29827 67111332 16778864

extra_memory_committed 25165824 KiB
/proc/self/statm size resident 67111332 25167460 KiB
ps -o pid,vsz,rss | awk '{if (NR == 1 || $1 == "29827") print}'
  PID    VSZ   RSS
29827 67111332 25167472

Killed

退出状态：

137

其中由128点+信号编号规则的手段，我们得到的信号数9，这man 7 signal说的是SIGKILL，这是由Linux发外的内存杀手。

输出解释：

• VSZ 虚拟内存在 mmap 之后保持不变printf '0x%X\n' 0x40009A4 KiB ~= 64GiB（ps值以 KiB 为单位）。
• RSS“实际内存使用量”只有在我们触摸页面时才会缓慢增加。例如：
  • 在第一次打印时，我们有extra_memory_committed 0，这意味着我们还没有触及任何页面。RSS 是一个小型的1648 KiB，已分配给正常的程序启动，如文本区域、全局变量等。
  • 在第二次印刷时，我们已经写了8388608 KiB == 8GiB很多页。结果，RSS 增加了 8GIB 到8390256 KiB == 8388608 KiB + 1648 KiB
  • RSS 继续以 8GiB 的增量增加。最后一次打印显示大约 24 GiB 的内存，在可以打印 32 GiB 之前，OOM 杀手杀死了该进程

另见：https : //unix.stackexchange.com/questions/35129/need-explanation-on-resident-set-size-virtual-size

OOM 杀手日志

我们的dmesg命令已经显示了 OOM 杀手日志。

已经在以下位置询问了对这些的确切解释：

• 了解 Linux oom-killer 的日志，但让我们在这里快速浏览一下。
• https://serverfault.com/questions/548736/how-to-read-oom-killer-syslog-messages

日志的第一行是：

[ 7283.479087] mongod invoked oom-killer: gfp_mask=0x6200ca(GFP_HIGHUSER_MOVABLE), order=0, oom_score_adj=0

所以我们看到有趣的是，首先触发 OOM 杀手的是始终在我的笔记本电脑中后台运行的 MongoDB 守护进程，大概是当这个可怜的东西试图分配一些内存时。

然而，OOM 杀手并不一定会杀死唤醒它的人。

调用后，内核打印一个表或进程，包括oom_score：

[ 7283.479292] [  pid  ]   uid  tgid total_vm      rss pgtables_bytes swapents oom_score_adj name
[ 7283.479303] [    496]     0   496    16126        6   172032      484             0 systemd-journal
[ 7283.479306] [    505]     0   505     1309        0    45056       52             0 blkmapd
[ 7283.479309] [    513]     0   513    19757        0    57344       55             0 lvmetad
[ 7283.479312] [    516]     0   516     4681        1    61440      444         -1000 systemd-udevd

再往前走，我们看到我们自己的小家伙main.out实际上在之前的调用中被杀死了：

[ 7283.479871] Out of memory: Kill process 15665 (main.out) score 865 or sacrifice child
[ 7283.479879] Killed process 15665 (main.out) total-vm:67111332kB, anon-rss:92kB, file-rss:4kB, shmem-rss:30080832kB
[ 7283.479951] oom_reaper: reaped process 15665 (main.out), now anon-rss:0kB, file-rss:0kB, shmem-rss:30080832kB

该日志提到了score 865该进程具有的最高（最差）OOM 杀手分数，如：https : //unix.stackexchange.com/questions/153585/how-does-the-oom-killer-decide-which-先终止进程

同样有趣的是，一切显然发生得如此之快，以至于在释放的内存被计算出来之前，进程oom再次唤醒了它DeadlineMonitor：

[ 7283.481043] DeadlineMonitor invoked oom-killer: gfp_mask=0x6200ca(GFP_HIGHUSER_MOVABLE), order=0, oom_score_adj=0

这一次杀死了一些 Chromium 进程，这通常是我的计算机正常的内存占用：

[ 7283.481773] Out of memory: Kill process 11786 (chromium-browse) score 306 or sacrifice child
[ 7283.481833] Killed process 11786 (chromium-browse) total-vm:1813576kB, anon-rss:208804kB, file-rss:0kB, shmem-rss:8380kB
[ 7283.497847] oom_reaper: reaped process 11786 (chromium-browse), now anon-rss:0kB, file-rss:0kB, shmem-rss:8044kB

在 Ubuntu 19.04、Linux 内核 5.0.0 中测试。

Answer 4

VSZ - 虚拟场景大小

• 虚拟集大小是在初始执行期间分配给进程（程序）的内存大小。虚拟集大小内存只是一个进程可用于其执行的内存量。

RSS - 驻留集大小（有点 RAM）

• 与 VSZ（虚拟集大小）相反，RSS 是进程当前使用的内存。这是当前进程正在使用的 RAM 量的实际数字（以千字节为单位）。

来源

Answer 5

我认为关于RSS与VSZ的讨论已经很多。从管理员/程序员/用户的角度来看，当我设计/编码应用程序时，我更加关注RSZ（常驻内存），并且当您不断提取（堆积）越来越多的变量时，您会看到该值不断上升。尝试一个简单的程序循环构建基于malloc的空间分配，并确保将数据填充到该malloc分配的空间中。RSS不断发展。就VSZ而言，它更多地是Linux进行的虚拟内存映射，其核心功能之一是从常规操作系统概念派生而来的。VSZ管理由内核的虚拟内存管理完成，有关VSZ的更多信息，请参见Robert Love对mm_struct和vm_struct的描述，它们是内核中基本task_struct数据结构的一部分。

Answer 6

总结一下@jmh 的优秀答案：

在#linux 中，进程的内存包括：

• 它自己的二进制文件
• 它的共享库
• 它的堆栈和堆

由于分页，并非所有这些都始终完全存储在内存中，只有有用的、最近使用的部分（页面）。其他部分被调出（或换出）以为其他进程腾出空间。

下表取自 @jmh 的答案，显示了特定进程的常驻内存和虚拟内存的示例。

+-------------+-------------------------+------------------------+
| portion     | actually in memory      | total (allocated) size |
|-------------+-------------------------+------------------------|
| binary      | 400K                    | 500K                   |
| shared libs | 1000K                   | 2500K                  |
| stack+heap  | 100K                    | 200K                   |
|-------------+-------------------------+------------------------|
|             | RSS (Resident Set Size) | VSZ (Virtual Set Size) |
|-------------+-------------------------+------------------------|
|             | 1500K                   | 3200K                  |
+-------------+-------------------------+------------------------+

总结一下：常驻内存是当前物理内存中实际存在的内存，虚拟大小是加载所有组件所需的总物理内存。

当然，数字不会相加，因为库在多个进程之间共享，并且它们的内存是为每个进程单独计算的，即使它们只加载一次。

Answer 7

它们不受管理，而是被测量并且可能受到限制（请参阅getrlimit系统调用，也可在getrlimit(2)上）。

RSS 表示常驻集大小（位于 RAM 中的虚拟地址空间的一部分）。

您可以使用proc(5)查询进程 1234 的虚拟地址空间及其状态（包括内存消耗）cat /proc/1234/mapscat /proc/1234/status