参考：
http://linuxperf.com/?cat=7
/proc/meminfo是了解Linux系统内存使用状况的主要接口，我们的命令行工具free、vmstat等都是通过此接口获得；但是他的信息远比free等命令丰富的多；接下来对此文件进行探究。
内核负责输出/proc/meminfo的源代码是：fs/proc/meminfo.c : meminfo_proc_show()；基本的内容如下所示：
MemTotal:
除了系统引导fireware和bios保留的一些内存，kernel本身占用的内存外，其余可供内核支配的内存，就是MemTotal；
MemFree：
表示系统尚未使用的内存。[MemTotal-MemFree]就是已被用掉的内存；
MemAvailable：
有些应用程序会根据系统的可用内存大小自动调整内存申请的多少，所以需要一个记录当前可用内存数量的统计值，MemFree并不适用，因为MemFree不能代表全部可用的内存，系统中有些内存虽然已被使用但是可以回收的，比如cache/buffer、slab都有一部分可以回收，所以这部分可回收的内存加上MemFree才是系统可用的内存，即MemAvailable。/proc/meminfo中的MemAvailable是内核使用特定的算法估算出来的，要注意这是一个估计值，并不精确！
Buffers：
表示块设备(block device)所占用的缓存页，包括：直接读写块设备、以及文件系统元数据(metadata)比如SuperBlock所使用的缓存页。
Cached：
表示普通文件所占用的缓存页，即page cache所占用的内存大小。
SwapCache:
每一个交换区设备在内存里都有对应的swap cache，可以把swap cache理解为交换区设备的”page cache”：page cache对应的是一个个文件，swap cache对应的是一个个交换区设备。
注：并不是每一个匿名页都在swap cache中，只有以下情形之一的匿名页才在：
匿名页即将被swap-out时会先被放进swap cache，但通常只存在很短暂的时间，因为紧接着在pageout完成之后它就会从swap cache中删除，毕竟swap-out的目的就是为了腾出空闲内存；
【注：参见mm/vmscan.c: shrink_page_list()，它调用的add_to_swap()会把swap cache页面标记成dirty，然后它调用try_to_unmap()将页面对应的page table mapping都删除，再调用pageout()回写dirty page，最后try_to_free_swap()会把该页从swap cache中删除。】
曾经被swap-out现在又被swap-in的匿名页会在swap cache中，直到页面中的内容发生变化、或者原来用过的交换区空间被回收为止。
【注：当匿名页的内容发生变化时会删除对应的swap cache，代码参见mm/swapfile.c: reuse_swap_page()。】
附加知识：
Kernel的动态内存分配通过以下几种接口：
alloc_pages/__get_free_page： 以页为单位分配
vmalloc: 以字节为单位分配虚拟地址连续的内存块
slab allocator
kmalloc: 以字节为单位分配物理地址连续的内存块，它是以slab为基础的，使用slab层的general caches — 大小为2^n，名称是kmalloc-32、kmalloc-64等（在老kernel上的名称是size-32、size-64等）。
通过slab层分配的内存会被精确统计，可以参见/proc/meminfo中的slab/SReclaimable/SUnreclaim；
通过vmalloc分配的内存也有统计，参见/proc/meminfo中的VmallocUsed 和 /proc/vmallocinfo；
而通过alloc_pages分配的内存不会自动统计，除非调用alloc_pages的内核模块或驱动程序主动进行统计，否则我们只能看到free memory减少了，但从/proc/meminfo中看不出它们具体用到哪里去了。
SReclaimable: s
lab中可回收的部分。调用kmem_getpages()时加上SLAB_RECLAIM_ACCOUNT标记，表明是可回收的，计入SReclaimable，否则计入SUnreclaim。
SUnreclaim:
slab中不可回收的部分。
Slab:
slab中所有的内存，等于以上两者之和。
附加疑问：为什么 sync;echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches后，free看到的Cached的值未减小？
1.drop_caches接受以下三种值：
1）释放pagecache； echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
2）释放可回收的slab对象 (includes dentries and inodes)； echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
3）释放以上所有； echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
2.了解不同版本procps，free命令Cache的计算方法：
1）版本：procps-3.2.8-36；cache值等于/proc/meminfo中的 [Cached]；
2）版本：procps-3.3.9-10.1；cache值等于/proc/meminfo的 [Cached + SReclaimable]；
3）版本：procps-ng-3.3.10-3；cache值等于/proc/meminfo的 [Cached + Slab]。
3.drop_cache内存回收的原则
1）只回收clean pages，不回收dirty pages;所以如果想回收更多的cache，应该在drop_caches之前先执行sync命令，把dirty pages变成clean pages。
2) Page cache用于缓存文件里的数据，不仅包括普通的磁盘文件，还包括了tmpfs文件，tmpfs文件系统是将一部分内存空间模拟成文件系统，由于背后并没有对应着磁盘，无法进行paging(换页)，只能进行swapping(交换)，在执行drop_cache操作的时候tmpfs对应的page cache并不会回收。
3）Linux kernel利用tmpfs实现共享内存，所以共享内存也和tmpfs一样，属于page cache，但又不能被drop_caches回收。
共享内存包括
：
SysV shared memory：是通过
shmget
申请的共享内存，用
ipcs -m
或
cat /proc/sysvipc/shm
查看；
POSIX shared memory：是通过
shm_open
申请的共享内存，用
ls /dev/shm
查看；
tmpfs文件系统和devtmpfs文件系统：所有tmpfs文件系统占用的空间都计入共享内存，devtmpfs是/dev文件系统的类型，/dev/下所有的文件占用的空间也属于共享内存。可以用ls和du命令查看。如果文件没有关闭的情况下被删除，空间仍然不会释放，可以用 lsof -a +L1 /<mount_point>” 命令查看。
shared anonymous mmap：通过
mmap
(…MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED…)申请的内存，可以用”
pmap -x
”或者”
cat /proc/<PID>/maps
”查看；
注：mmap调用参数如果不是MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED，则不属于tmpfs，比如MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE根本不属于page cache而是属于AnonPages，MAP_SHARED属于普通文件，对应的page cache可以回写硬盘并回收。
VmallocUsed：
通过vmalloc分配的内存都统计在/proc/meminfo的 VmallocUsed 值中，不过他不光是包括了分配的物理内存，还统计了VM_IOREMAP、VM_MAP等操作的值，譬如VM_IOREMAP是把IO地址映射到内核空间、并未消耗物理内存，所以我们要把它们排除在外。从物理内存分配的角度，我们只关心VM_ALLOC操作，这可以从/proc/vmallocinfo中的vmalloc记录看到：
通过vmalloc分配了多少内存，可以统计/proc/vmallocinfo中的vmalloc记录，例如：
# grep vmalloc /proc/vmallocinfo | awk ‘{total+=$2}; END {print total}’
HardwareCorrupted：
当系统检测到内存的硬件故障时，会把有问题的页面删除掉，不再使用，/proc/meminfo中的HardwareCorrupted统计了删除掉的内存页的总大小。
Hugepages：
在/proc/meminfo中是被独立统计的，与其它统计项不重叠，既不计入进程的RSS/PSS中，又不计入LRU Active/Inactive，也不会计入cache/buffer。如果进程使用了Hugepages，它的RSS/PSS不会增加。
使用Hugepages有三种方式
：
(详见 https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/hugetlbpage.txt)
1.mount一个特殊的 hugetlbfs 文件系统，在上面创建文件，然后用mmap() 进行访问，如果要用 read() 访问也是可以的，但是 write() 不行。
2.通过shmget/shmat也可以使用Hugepages，调用shmget申请共享内存时要加上 SHM_HUGETLB 标志。
3.通过 mmap()，调用时指定MAP_HUGETLB 标志也可以使用Huagepages。
用户程序在申请Hugepages的时候，其实是reserve了一块内存，并未真正使用，此时/proc/meminfo中的 HugePages_Rsvd 会增加，而 HugePages_Free 不会减少。
等到用户程序真正读写Hugepages的时候，它才被消耗掉了，此时HugePages_Free会减少，HugePages_Rsvd也会减少！
HugePages_Total ：
对应内核参数 vm.nr_hugepages，也可以在运行中的系统上直接修改 /proc/sys/vm/nr_hugepages，修改的结果会立即影响空闲内存 MemFree的大小，因为HugePages在内核中独立管理，只要一经定义，无论是否被使用，都不再属于free memory。
AnonHugePages：
它与/proc/meminfo的其他统计项有重叠，首先它被包含在AnonPages之中，而且在/proc/<pid>/smaps中也有单个进程的统计，与进程的RSS/PSS是有重叠的，如果用户进程用到了THP，进程的RSS/PSS也会相应增加，这与Hugepages是不同的。
LRU相关：
LRU是Kernel的页面回收算法(Page Frame Reclaiming)。Page cache和所有用户进程的内存（kernel stack和huge pages除外）都在LRU lists上。
LRU lists包括如下几种，在/proc/meminfo中都有对应的统计值：
LRU_INACTIVE_ANON – 对应
Inactive(anon)
LRU_ACTIVE_ANON – 对应
Active(anon)
LRU_INACTIVE_FILE – 对应
Inactive(file
)
LRU_ACTIVE_FILE – 对应
Active(file)
LRU_UNEVICTABLE – 对应
Unevictable
注：
Inactive list里的是长时间未被访问过的内存页，Active list里的是最近被访问过的内存页，LRU算法利用Inactive list和Active list可以判断哪些内存页可以被优先回收。
1）括号中的 anon 表示匿名页(anonymous pages)。
用户进程的内存页分为两种：file-backed pages（与文件对应的内存页），和anonymous pages（匿名页），比如进程的代码、映射的文件都是file-backed，而进程的堆、栈 都是不与文件相对应的、就属于匿名页。file-backed pages在内存不足的时候可以直接写回对应的硬盘文件里，称为page-out，不需要用到交换区(swap)；而anonymous pages在内存不足时就只能写到硬盘上的交换区(swap)里，称为swap-out。
2）括号中的 file 表示 file-backed pages（与文件对应的内存页）。
Unevictable LRU list上是不能pageout/swapout的内存页，包括VM_LOCKED的内存页、SHM_LOCK的共享内存页（又被统计在”Mlocked”中）、和ramfs。在unevictable list出现之前，这些内存页都在Active/Inactive lists上，vmscan每次都要扫过它们，但是又不能把它们pageout/swapout，这在大内存的系统上会严重影响性能，设计unevictable list的初衷就是避免这种情况，参见：https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/unevictable-lru.txt
LRU与/proc/meminfo中其他统计值的关系：
LRU中不包含HugePages_*。
LRU包含了 Cached 和 AnonPages。
Shmem：
/proc/meminfo中的Shmem统计的内容包括：
shared memory
tmpfs和devtmpfs。
注：所有tmpfs类型的文件系统占用的空间都计入共享内存，devtmpfs是/dev文件系统的类型，/dev/下所有的文件占用的空间也属于共享内存。可以用ls和du命令查看。如果文件在没有关闭的情况下被删除，空间仍然不会释放，shmem不会减小，可以用 “lsof -a +L1 /<mount_point>” 命令列出这样的文件。
因为shared memory在内核中都是基于tmpfs实现的，参见： https://www.kernel.org/doc/Documentation/filesystems/tmpfs.txt
也就是说它们被视为基于tmpfs文件系统的内存页，既然基于文件系统，就不算匿名页，所以不被计入/proc/meminfo中的AnonPages，而是被统计进了：
AnonPages：
前面提到用户进程的内存页分为两种：file-backed pages（与文件对应的内存页），和anonymous pages（匿名页）。Anonymous pages(匿名页)的数量统计在/proc/meminfo的AnonPages中。
以下是几个事实，有助于了解Anonymous Pages：
所有page cache里的页面(Cached)都是file-backed pages，不是Anonymous Pages。”Cached”与”AnoPages”之间没有重叠。
注：shared memory 不属于 AnonPages，而是属于Cached，因为shared memory基于tmpfs，所以被视为file-backed、在page cache里，前面说过。
mmap private anonymous pages属于AnonPages(Anonymous Pages)，而mmap shared anonymous pages属于Cached(file-backed pages)，因为shared anonymous mmap也是基于tmpfs的。
Anonymous Pages是与用户进程共存的，一旦进程退出，则Anonymous pages也释放，不像page cache即使文件与进程不关联了还可以缓存。
AnonPages统计值中包含了Transparent HugePages (THP)对应的 AnonHugePages 。
Mlocked：
“Mlocked”统计的是被mlock()系统调用锁定的内存大小。被锁定的内存因为不能pageout/swapout，会从Active/Inactive LRU list移到Unevictable LRU list上。也就是说，当”Mlocked”增加时，”Unevictable”也同步增加，而”Active”或”Inactive”同时减小；当”Mlocked”减小的时候，”Unevictable”也同步减小，而”Active”或”Inactive”同时增加。
“Mlocked”并不是独立的内存空间，它与以下统计项重叠：LRU Unevictable，AnonPages，Shmem，Mapped等。
Mapped：
上面提到的用户进程的file-backed pages就对应着/proc/meminfo中的”Mapped”。Page cache中(“Cached”)包含了文件的缓存页，其中有些文件当前已不在使用，page cache仍然可能保留着它们的缓存页面；而另一些文件正被用户进程关联，比如shared libraries、可执行程序的文件、mmap的文件等，这些文件的缓存页就称为mapped。/proc/meminfo中的”Mapped”就统计了page cache(“Cached”)中所有的mapped页面。”Mapped”是”Cached”的子集。
因为Linux系统上shared memory & tmpfs被计入page cache(“Cached”)，所以被attached的shared memory、以及tmpfs上被map的文件都算做”Mapped”。
进程所占的内存页分为anonymous pages和file-backed pages，理论上应该有：
【所有进程的PSS之和】 == 【Mapped + AnonPages】。
虽然两者很接近，却总是无法精确相等，我猜也许是因为进程始终在变化、采集的/proc/[1-9]*/smaps以及/proc/meminfo其实不是来自同一个时间点的缘故！
DirectMap(DirectMap4k/DirectMap2M/DirectMap1G)
/proc/meminfo中的DirectMap所统计的不是关于内存的使用，而是一个反映TLB效率的指标。TLB(Translation Lookaside Buffer)是位于CPU上的缓存，用于将内存的虚拟地址翻译成物理地址，由于TLB的大小有限，不能缓存的地址就需要访问内存里的page table来进行翻译，速度慢很多。为了尽可能地将地址放进TLB缓存，新的CPU硬件支持比4k更大的页面从而达到减少地址数量的目的， 比如2MB，4MB，甚至1GB的内存页，视不同的硬件而定。”DirectMap4k”表示映射为4kB的内存数量， “DirectMap2M”表示映射为2MB的内存数量，以此类推。所以DirectMap其实是一个反映TLB效率的指标。
用户进程的内存主要有三种统计：
围绕LRU进行统计
【(Active + Inactive + Unevictable) + (HugePages_Total * Hugepagesize)】
2. 围绕Page Cache进行统计
当SwapCached为0的时候，用户进程的内存总计如下：
【(Cached + AnonPages + Buffers) + (HugePages_Total * Hugepagesize)】
当SwapCached不为0的时候，以上公式不成立，因为SwapCached可能会含有Shmem，而Shmem本来被含在Cached中，一旦swap-out就从Cached转移到了SwapCached，可是 我们又不能把SwapCached加进上述公式中，因为SwapCached虽然不与Cached重叠却与AnonPages有重叠，它既可能含有Shared memory又可能含有Anonymous Pages。
3. 围绕RSS/PSS进行统计
把/proc/[1-9]*/smaps 中的 Pss 累加起来就是所有用户进程占用的内存，但是还没有包括Page Cache中unmapped部分、以及HugePages，所以公式如下：
ΣPss + (Cached – mapped) + Buffers + (HugePages_Total * Hugepagesize)
参考：http://linuxperf.com/?p=142