4、内存监控实战：解析/proc/meminfo、脚本实现内存使用率计算与内存泄漏初步检测

4.1 为什么盯住内存不放？

嵌入式系统里，内存就是命根子。我见过太多项目，功能调通了，跑两天就挂了。一查，内存泄漏了。说白了，内存监控不是锦上添花，是保命手段。

你想想看，一个嵌入式设备可能连续跑几个月甚至几年。内存一点点漏，就像水管滴水，刚开始没事，时间长了墙就泡烂了。所以，我们必须学会怎么监控它。

4.2 /proc/meminfo 到底在说什么？

Linux 系统把内存信息都扔在 /proc/meminfo 里。这是个虚拟文件，内核实时生成的。我习惯用 cat /proc/meminfo 先看一眼，大概长这样：

MemTotal:       1024000 kB
MemFree:         512000 kB
MemAvailable:    614400 kB
Buffers:          10240 kB
Cached:          204800 kB
SwapTotal:        512000 kB
SwapFree:        409600 kB

这里有几个关键字段，我挑重要的说：

字段 含义 我的理解
MemTotal 物理内存总量 板子上焊了多少就是多少
MemFree 完全未使用的内存 这个值往往偏小，别被它吓到
MemAvailable 实际可用内存 这个才是你该看的，包含了可回收的缓存
Buffers/Cached 内核缓存和缓冲区 系统会尽量用空闲内存做缓存，这是好事

重点记住：别盯着 MemFree 看，要看 MemAvailable。MemAvailable 才是系统真正能分给你的内存。

4.3 手写一个内存使用率计算脚本

光看原始数据不够直观。我习惯写个脚本，直接算出使用率。嗯，这里要注意，计算方式有讲究。

我个人习惯用这个公式：

内存使用率 = (MemTotal - MemAvailable) / MemTotal * 100%

为什么不用 MemFree？因为 MemFree 不包括可回收的缓存。你用 MemFree 算，使用率会虚高，自己吓自己。

来看脚本：

#!/bin/bash
# 内存使用率计算脚本
# 我在项目中一直用这个，简单可靠

# 读取 /proc/meminfo
MEM_TOTAL=$(grep 'MemTotal' /proc/meminfo | awk '{print $2}')
MEM_AVAIL=$(grep 'MemAvailable' /proc/meminfo | awk '{print $2}')

# 计算使用率，保留两位小数
USAGE=$(echo "scale=2; ($MEM_TOTAL - $MEM_AVAIL) * 100 / $MEM_TOTAL" | bc)

echo "内存使用率: ${USAGE}%"

# 加个阈值告警
if (( $(echo "$USAGE > 90" | bc -l) )); then
    echo "警告：内存使用率超过90%！"
fi

小技巧：我用 bc 做浮点运算，因为嵌入式系统的 shell 可能不支持直接浮点。如果你用 busybox，记得确认 bc 有没有编译进去。

4.4 内存泄漏初步检测

内存泄漏怎么查？最土的办法就是定时采样。我曾经在一个网关项目里，就是靠这个办法抓到了泄漏点。

思路很简单：

  1. 每隔一段时间记录一次内存使用率
  2. 观察趋势是否持续上升
  3. 如果一直涨，不回落，大概率有泄漏

我写了个简单的监控脚本：

#!/bin/bash
# 内存泄漏初步检测脚本
# 记录内存使用率到日志文件

LOG_FILE="/tmp/mem_monitor.log"
INTERVAL=60  # 每60秒采样一次

echo "开始监控内存，日志文件: $LOG_FILE"
echo "时间, 使用率(%)" > $LOG_FILE

while true; do
    MEM_TOTAL=$(grep 'MemTotal' /proc/meminfo | awk '{print $2}')
    MEM_AVAIL=$(grep 'MemAvailable' /proc/meminfo | awk '{print $2}')
    USAGE=$(echo "scale=2; ($MEM_TOTAL - $MEM_AVAIL) * 100 / $MEM_TOTAL" | bc)
    TIMESTAMP=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')
    
    echo "$TIMESTAMP, $USAGE" >> $LOG_FILE
    
    # 如果连续5次超过90%，发告警
    # 这里简化处理，只打印
    if (( $(echo "$USAGE > 90" | bc -l) )); then
        echo "[$TIMESTAMP] 内存使用率异常: ${USAGE}%"
    fi
    
    sleep $INTERVAL
done

注意：这个脚本只是初步检测。它只能告诉你「可能泄漏了」，不能告诉你「哪里泄漏了」。真要定位泄漏点，还得上 valgrind 或者 AddressSanitizer。我在项目中吃过这个亏，脚本报警了，但找泄漏点找了三天。

4.5 实战中的避坑指南

做内存监控这几年，我踩过不少坑。挑几个典型的说说：

  • 别只看瞬时值。 内存使用率有波动是正常的。我习惯看5分钟内的平均值，或者看趋势线。
  • 注意缓存的影响。 系统刚启动时，缓存还没建立，MemAvailable 可能偏低。跑一会儿就正常了。
  • Swap 也要看。 如果 Swap 使用率在涨，说明物理内存真的不够了。我曾经遇到过，内存使用率才70%，但 Swap 已经用了一半，系统慢得像蜗牛。

我的经验：嵌入式设备的内存泄漏，80% 出在动态分配没释放上。malloc 了忘记 free，或者 open 了文件描述符忘记 close。写代码时养成好习惯，比事后排查省心一百倍。

4.6 小结

这一章我们干了三件事：

  • 读懂了 /proc/meminfo 里的关键字段
  • 写了个靠谱的内存使用率计算脚本
  • 搭了个内存泄漏初步检测框架

说白了，监控是第一步，优化是第二步。下一章我们会聊怎么用这些数据做内存优化。嗯，到时候再细说。

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