如何检查 Linux 中是否使用了特定的内核内存分配器

简介

在本次实验中，我们将探讨如何检查 Linux 系统中是否正在使用特定的内核内存分配器。我们将通过检查分配器统计信息、内核配置和系统日志来实现这一目标。

首先，我们将使用 cat /proc/slabinfo 命令查看内核的 slab 分配器统计信息，从而深入了解内存管理情况。接着，我们将使用 zcat /proc/config.gz 命令检查内核配置文件，以验证正在使用的分配器。最后，我们将检查 dmesg 中的分配器日志，以获取相关信息。这些步骤将帮助你了解如何识别和验证正在使用的内核内存分配器。

Skills Graph

使用 cat /proc/slabinfo 检查分配器统计信息

在这一步中，我们将探讨如何使用 cat /proc/slabinfo 命令检查分配器的统计信息。该命令能详细展示内核的 slab 分配器，它负责高效地管理内存。了解这些信息有助于调试与内存相关的问题并优化系统性能。

首先，让我们执行以下命令：

cat /proc/slabinfo

此命令将显示一个 slab 缓存列表及其相关统计信息。一开始，输出内容可能会让你觉得眼花缭乱，但我们会逐步解析它。

以下是你可能看到的输出示例：

slabinfo - version: 2.1
kmem_cache            48     72    192    19    1    1
...
kmalloc-192           48     72    192    19    1    1
...

每一行代表一个 slab 缓存。各列提供了关于该缓存的信息，例如：

• name：slab 缓存的名称。
• <active_objs>：缓存中活跃对象的数量。
• <num_objs>：缓存中对象的总数。
• <objsize>：每个对象的大小（以字节为单位）。
• <objperslab>：每个 slab 中的对象数量。
• <pagesperslab>：每个 slab 中的页面数量。
• <flags>：与缓存相关的标志。

kmem_cache 是一个通用缓存，而 kmalloc-192 是一个用于存储大小为 192 字节对象的缓存。

为了让输出更易于阅读，你可以使用 less 命令：

cat /proc/slabinfo | less

这能让你逐页浏览输出内容。按 q 键可退出 less。

你还可以使用 grep 过滤输出，专注于特定的 slab 缓存。例如，要查找关于 kmalloc-192 缓存的信息，你可以使用以下命令：

cat /proc/slabinfo | grep kmalloc-192

这将只显示包含 "kmalloc-192" 的行。

通过查看 cat /proc/slabinfo 的输出，你可以深入了解内核是如何管理内存的，并找出可能需要优化的地方。

使用 zcat /proc/config.gz 验证分配器

在这一步中，我们将通过检查内核配置文件来验证分配器的配置。该文件通常是压缩的，位于 /proc/config.gz。此文件包含用于构建内核的配置选项，其中包括与内存分配相关的选项。

首先，让我们使用 zcat 命令来解压缩并查看配置文件的内容：

zcat /proc/config.gz

zcat 命令类似于 cat，但它会自动解压缩 gzip 格式的文件。输出将是一长串内核配置选项。

为了找到与分配器相关的选项，我们可以使用 grep 来过滤输出。例如，要查找与 slab 分配器相关的选项，我们可以使用以下命令：

zcat /proc/config.gz | grep SLAB

这将显示包含 "SLAB" 的行。你可能会看到类似以下的内容：

CONFIG_SLAB=y
## CONFIG_SLAB_DEPRECATED is not set
CONFIG_SLUB=y
## CONFIG_SLOB is not set

这些选项表明内核中启用了哪些 slab 分配器。CONFIG_SLAB=y 表示启用了原始的 slab 分配器，而 CONFIG_SLUB=y 表示启用了 SLUB 分配器。通常只会启用其中一个。CONFIG_SLOB 是一种用于嵌入式系统的简化分配器。

你还可以搜索其他与分配器相关的选项，例如与页面分配器或伙伴系统（buddy system）相关的选项。例如：

zcat /proc/config.gz | grep PAGE_ALLOC

这将显示与页面分配相关的选项。

通过检查内核配置文件，你可以验证正在使用的是哪个分配器以及启用了哪些选项。这有助于你了解系统的内存管理行为。

使用 dmesg 检查分配器日志

在这一步中，我们将使用 dmesg 命令检查内核的消息缓冲区，以查找与内存分配器相关的日志。dmesg 命令会显示内核环形缓冲区中的消息，这些消息可能包含有关系统事件的宝贵信息，包括内存分配和释放。

要查看内核消息，只需输入：

dmesg

这将输出大量文本。为了过滤输出并专注于与分配器相关的消息，我们可以使用 grep。例如，要查找与 slab 分配器相关的消息，可使用：

dmesg | grep slab

你可能会看到类似以下的输出：

[    0.000000] SLUB: HWalign slab flags
[    1.234567] kmem_cache_create: slab created at <memory_address>

这些消息可以提供有关 slab 缓存创建、销毁和其他事件的信息。

你还可以搜索与内存分配失败相关的消息：

dmesg | grep alloc

或者搜索与内存不足（OOM）情况相关的消息：

dmesg | grep OOM

这些消息可以帮助你诊断与内存相关的问题。

为了更方便地管理输出，你可以使用 less 来逐页浏览消息：

dmesg | less

按 q 键退出 less。

通过检查 dmesg 的输出，你可以深入了解内存分配器的行为并发现潜在的问题。

总结

在本次实验中，我们探索了如何使用 cat /proc/slabinfo 命令检查内核内存分配器的统计信息。该命令能详细展示内核的 slab 分配器，显示一份 slab 缓存列表及其相关统计信息，包括缓存名称、活跃对象和总对象的数量、对象大小、每个 slab 中的对象数量、每个 slab 中的页面数量以及标志位。

我们还学习了如何使用 less 让输出更易于阅读，以及如何使用 grep 过滤输出，专注于特定的 slab 缓存，例如 kmalloc-192。通过检查输出，我们可以深入了解内核是如何管理内存的。