linux查看系统空闲内存的方法

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1. free -m

2. 用户态程序中，利用sysinfo系统调用

3. 内核态程序中，我没有找到很好的方法，通过追踪sysinfo系统调用的流程，定位实现函数。最终利用do_sysinfo中的si_meminfo实现

linux系统中，查看当前内存的使用情况，简便的方法是free命令，命令行中free -m，列出系统当前的可用内存、cache/buffer、swap相关信息。

free工具是procps项目提供的标准proc文件系统分析工具，通过读取分析/proc/meminfo，实时的反应当前系统的内存使用情况。项目主页：procps.

如果想在程序中实时查看系统当前可用内存情况，可以利用的方法也是多样的。

1. 如果是在用户态程序中查看，可以通过“system”系统调用，执行free命令，或是读取/proc/meminfo文件，再做文本处理。

2. 当然1的方法不够直观，/proc/meminfo中的信息是系统利用proc文件系统的处理函数获得的，内核代码fs/proc/meminfo.c中实现的。

粗读代码可以发现struct sysinfo这个结构（include/linux/kernel.h中定义）

[cpp] view plaincopy

1. struct sysinfo {  
2.          long uptime;                    /* Seconds since boot */  
3.          unsigned long loads[3];         /* 1, 5, and 15 minute load averages */  
4.          unsigned long totalram;         /* Total usable main memory size */  
5.          unsigned long freeram;          /* Available memory size */  
6.          unsigned long sharedram;        /* Amount of shared memory */  
7.          unsigned long bufferram;        /* Memory used by buffers */  
8.          unsigned long totalswap;        /* Total swap space size */  
9.          unsigned long freeswap;         /* swap space still available */  
10.          unsigned short procs;           /* Number of current processes */  
11.          unsigned short pad;             /* explicit padding for m68k */  
12.          unsigned long totalhigh;        /* Total high memory size */  
13.          unsigned long freehigh;         /* Available high memory size */  
14.          unsigned int mem_unit;          /* Memory unit size in bytes */  
15.          char _f[20-2*sizeof(long)-sizeof(int)]; /* Padding: libc5 uses this.. */  
16.  };  

可以看到该结构中定义了系统的内存使用情况。源码中查询sysinfo，发现有sysinfo这个系统调用，用于查询和获得系统信息。

于是在用户态程序中可以采用如下方法：

[cpp] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <unistd.h>  
3. #include <linux/kernel.h>  
4.   
5. int main()  
6. {  
7.     struct sysinfo sys;  
8.     int err = sysinfo(&sys);  
9.     printf("\n\nerror code is: %d\n", err);  
10.   
11.     printf( "free mem:\t%ld\n"                                                                                 
12.             "total mem:\t%ld\n"  
13.             "buffer mem:\t%ld\n",   
14.             sys.freeram, sys.totalram, sys.bufferram   
15.           );    
16.   
17.     return 0;  
18. }  

在内核态中实现，我没有找到很好的方法。通过读代码，找到执行sysinfo系统调用的回调函数sys_sysinfo，查找源码没有发现sys_sysinfo函数的实现，必定又是挨千刀的内核的某些宏来定义的...尝试多种syscall相关的宏定义，结合sysinfo出现的位置，定位到

SYSCALL_DEFINE1(sysinfo, struct sysinfo __user *, info)

宏展开SYSCALL_DEFINE1得到验证。

[cpp] view plaincopy

1. SYSCALL_DEFINE1(sysinfo, struct sysinfo __user *, info)  
2. {  
3.         struct sysinfo val;  
4.   
5.         do_sysinfo(&val);  
6.   
7.         if (copy_to_user(info, &val, sizeof(struct sysinfo)))  
8.                 return -EFAULT;  
9.   
10.         return 0;  
11. }  

核心实现函数为do_sysinfo函数，该函数执行内容过多，为免除不必要操作，只利用与freeram相关的函数操作，即：si_meminfo函数。

[cpp] view plaincopy

1. void si_meminfo(struct sysinfo *val)  
2. {  
3.         val->totalram = totalram_pages;  
4.         val->sharedram = 0;  
5.         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);  
6.         val->bufferram = nr_blockdev_pages();  
7.         val->totalhigh = totalhigh_pages;  
8.         val->freehigh = nr_free_highpages();  
9.         val->mem_unit = PAGE_SIZE;  
10. }  

可以看到，sysinfo中的ram相关内容被赋值。写一个内核模块做测试：

[cpp] view plaincopy

1. #include <linux/init.h>  
2. #include <linux/module.h>  
3. #include <linux/kernel.h>  
4. #include <linux/mm.h>  
5. #include <asm/page.h>  
6.   
7. MODULE_LICENSE("GPL");  
8. MODULE_AUTHOR("GuoHongwei");  
9.   
10. static int sysinfo_init()  
11. {  
12.     struct sysinfo sys;  
13.     // int err = do_sysinfo(&sys);  
14.   
15.     si_meminfo(&sys);  
16.   
17.     // printk("\n\nerror code is: %ld", err);  
18.     printk("free mem is: %ld\n", (sys.freeram << (PAGE_SHIFT - 10)));  
19.   
20.     return 0;  
21. }  
22.   
23. static void sysinfo_exit()  
24. {  
25.     printk("exit module sysinfo_test\n");  
26. }  
27.   
28. module_init(sysinfo_init);  
29. module_exit(sysinfo_exit);  

Makefile：

[cpp] view plaincopy

1. obj-m := sysinfo_test.o  
2. KERNELDIR = /lib/modules/$(shell uname -r)/build                                                               
3. PWD := $(shell pwd)  
4.   
5. default:  
6.         make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules  
7.   
8. clean:  
9.         make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean  

执行结果如下：