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  • 13

    Mémoire sous linux

    Cet article regroupe pas mal d’infos que j’ai pu récupérer de ci de là, autour de la mémoire en général (morte, vive, cache ...)

    Disque dur

    - Un disque dur est la superposition de plusieurs surfaces magnétiques circulaires :

    - Chaque "disque" est découpé en plusieurs "pistes" (découpage circulaire) et en plusieurs secteurs géométriques (découpage longitudinal).

    - L’intersection d’un secteur géométrique et d’une piste d’un disque est appelé "secteur". C’est la plus petite quantité de donnée gérable au niveau physique (contrainte du disque dur).

    - La superposition des pistes des disques qui sont au même rayon est appelé un "cylindre". Un cylindre n’a donc vraiment pas d’existence physique.

    Inspecter son disque dur

    # fdisk -l

    Disk /dev/sda: 40.0 GB, 40007761920 bytes
    255 heads, 63 sectors/track, 4864 cylinders
    Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
    Disk identifier: 0xeede9d79

      Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
    /dev/sda1               1          62      497983+  83  Linux
    /dev/sda2              63         184      979965   82  Linux swap / Solaris
    /dev/sda3             185        4864    37592100   8e  Linux LVM

    Cette commande nous informe que l’on a 255 "heads", donc 255 têtes de lectures, une pour chaque surface magnétique circulaire. Chacune de ces surface est découpée en 4864 pistes ("track", découpage circulaire) et 63 secteurs géométriques ("sectors", découpage longitudinal).

    A partir de là, calculons le nombre de secteur total. Pour chaque surface, on a : 4864 x 63 = 306432 secteurs. Pour l’ensemble du disque dur on a : 306432 x 255 = 78140160 secteurs sur le disque dur.

    On retrouve la taille des secteurs en faisant : 40007761920 / 78140160 = 512 octets.

    Système de fichier

    - Les Blocs

    D’après l’article de Wikipedia sur les Blocs mémoire, la taille des blocs en ext3 est toujours de 1Ko.

    Le bloc est la plus petite unité de stockage d’un système de fichiers (utilisé sur une partition d’un disque dur) d’un système informatique. Le choix de la taille de bloc est effectué lors du formatage du disque, et influe sur les performances et sur la capacité utile du disque.

    On va utiliser le petit outil "dumpe2fs" pour retrouver la taille des blocks :

    # dumpe2fs  /dev/sda1  | grep "Block size"
    dumpe2fs 1.40.6 (09-Feb-2008)
    Block size:               1024

    Un bloc fait donc 2 secteurs (2 x 512 octets).

    - Inode ("Index NODE")

    Chaque fichier possède son propre inode, identifié par son numéro d’inode unique pour un périphérique donné. Les inodes sont regroupés dans la table d’inodes. Chaque inode possède les méta informations sur le fichier qu’il représente (droits, propriétaire, dates, adresse mémoire ...). C’est l’équivalent des "clusters" dans les systèmes de fichier type DOS.

    Note : comment connaître le numéro d’inode d’un fichier ? :

    % touch test_inode
    % ls -i test_inode
    120302 test_inode

    RAM - Random Memory Access

    - Pour connaître la quantité de RAM disponible :

    % cat /proc/meminfo
    MemTotal:      1028008 kB
    MemFree:         16836 kB
    Buffers:        202360 kB
    Cached:         259172 kB
    SwapCached:          0 kB

    La valeur de MemTotal est la quantité de mémoire utilisable par le système, sans le noyau. Cette valeur n’est pas fixe, et ne correspond donc pas exactement à la taille de vos barrettes de RAM. Pour s’en convaincre, redémarrez en mode "single user" et constatez :

    % cat /proc/meminfo
    MemTotal:      1028156 kB

    Pour avoir les détails hardware de votre RAM, utilisez le paquet ’lshw’ :

    % lshw
    (...)
    *-memory
             description: System Memory
             physical id: 1000
             slot: System board or motherboard
             size: 1GiB
           *-bank:0
                description: DIMM DDR Synchronous 533 MHz (1.9 ns)
                vendor: CE00000000000000
                physical id: 0
                serial: 50079321
                slot: DIMM_A
                size: 512MiB
                width: 64 bits
                clock: 533MHz (1.9ns)
           *-bank:1
                description: DIMM DDR Synchronous 533 MHz (1.9 ns)
                vendor: CE00000000000000
                physical id: 1
                serial: 50069310
                slot: DIMM_B
                size: 512MiB
                width: 64 bits
                clock: 533MHz (1.9ns)

    Ici il y a 2 barrettes de RAM d’une capacité de 512Mo (DDR 533).

    Notez que vous pouvez accéder directement au contenu de la RAM via le fichier /proc/kcore :

    # hexdump -C -n 256 kcore
    00000000  7f 45 4c 46 01 01 01 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |.ELF............|
    00000010  04 00 03 00 01 00 00 00  00 00 00 00 34 00 00 00  |............4...|
    00000020  00 00 00 00 00 00 00 00  34 00 20 00 03 00 00 00  |........4. .....|
    00000030  00 00 00 00 04 00 00 00  94 00 00 00 00 00 00 00  |................|
    00000040  00 00 00 00 28 07 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |....(...........|
    00000050  00 00 00 00 01 00 00 00  00 10 80 38 00 00 80 f8  |...........8....|
    00000060  00 00 00 00 00 e0 ff 06  00 e0 ff 06 07 00 00 00  |................|
    00000070  00 10 00 00 01 00 00 00  00 10 00 00 00 00 00 c0  |................|
    00000080  00 00 00 00 00 00 00 38  00 00 00 38 07 00 00 00  |.......8...8....|
    00000090  00 10 00 00 05 00 00 00  90 00 00 00 01 00 00 00  |................|
    000000a0  43 4f 52 45 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |CORE............|
    000000b0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
    *
    00000100

    le SWAP

    Linux offre la possibilité d’étendre sa mémoire vive en utilisant une partie du disque dur appelé "swap".

    C’est une sorte d’"extension" de la mémoire RAM sur disque dur. Le système va utiliser le swap lorsque la RAM est pleine, et écrire dessus à intervalles réguliers relativement espacés car le temps d’accès au disque dur est énormément plus long que celui de la RAM.

    # free
                total       used       free     shared    buffers     cached
    Mem:       1028008     891804     136204          0      28552     171988
    -/+ buffers/cache:     691264     336744
    Swap:       979956     217804     762152

    un "fdisk -l" donne :

      Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
    /dev/sda1               1          62      497983+  83  Linux
    /dev/sda2              63         184      979965   82  Linux swap / Solaris
    /dev/sda3             185        4864    37592100   8e  Linux LVM

    et un swapon -s :

    # swapon -s
    Filename                                Type                Size        Used        Priority
    /dev/sda2                               partition        979956        331208        -1

    fdisk nous donne une partition swap de 979965 x 1024 = 1003484160. free et swapon nous donnent une mémoire swap de 979956 x 1024 = 1003474944.

    Il y a donc 9216 octets de différence, soit exactement 9Mo (sur une machine de 1Go de swap). Sur une autre machine, la différence est exactement de 10Mo (avec 2Go de swap). Je suppose que cette espace est dédié à la gestion du système de fichier, mais je n’ai pas trouvé de documentation à ce sujet sur le net :x...

    - Les swap se font à certains intervalles de temps pour ne pas trop ralentir le système. Cet intervalle est indiqué :

    # cat /proc/sys/vm/swappiness
    60

    Mémoire Virtuelle

    La mémoire virtuelle est le nom donné à la RAM et au SWAP :

    VIRT = SWAP + RAM

    iomem

    Le fichier "/proc/iomem" renseigne le mapping entre les espaces adressables du système (CPU, carte mère, ...) et les ressources physiques correspondantes :

    % cat /proc/iomem
    00000000-0009efff : System RAM
    0009f000-0009ffff : reserved
    000a0000-000bffff : Video RAM area
    000c0000-000c7fff : Video ROM
    000cf800-000cffff : Adapter ROM
    000f0000-000fffff : System ROM
    00100000-3f7d17ff : System RAM
     00100000-002be914 : Kernel code
     002be915-00371383 : Kernel data
     003b5000-003f947f : Kernel bss
    3f7d1800-3fffffff : reserved
    50000000-53ffffff : PCI CardBus #04
    (...)

    On peut retrouver ces adresses si vous désassemblez un binaire. Ici j’utilise un programme C compilé :

    % gdb ./test
    GNU gdb 6.7.1-debian
    Copyright (C) 2007 Free Software Foundation, Inc.
    License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
    This is free software: you are free to change and redistribute it.
    There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
    and "show warranty" for details.
    This GDB was configured as "i486-linux-gnu"...
    Using host libthread_db library "/lib/i686/cmov/libthread_db.so.1".
    (gdb) disas main
    Dump of assembler code for function main:
    0x080483ea <main+0>:        lea    0x4(%esp),%ecx
    0x080483ee <main+4>:        and    $0xfffffff0,%esp
    0x080483f1 <main+7>:        pushl  -0x4(%ecx)
    (...)

    On constate que les adresses des instructions 0x080483ea 0x080483f1 0x080483ee ... sont bien dans la mémoire RAM "00100000-3f7d17ff : System RAM".

    Utilisation mémoire des processus

    - La commande ’top’

    Elle affiche : la mémoire RAM utilisé en pourcentage %MEM et en octets RES ; la mémoire virtuelle VIRT ; la mémoire utilisé pour le code du processus CODE et ses données DATA ; sa mémoire partagée SHR...

    Pour trier ces information, on utilisera la touche ’f’ pour sélectionner les champs affichés, puis les touches ’<’ et ’>’ pour changer les colonnes triées.

    Exemple de tri par par mémoire VIRTuelle :

     PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                                      
    4521 benji     20   0  397m 198m  21m R 15.6 19.7  26:07.26 firefox-bin                                                                                                  
    3194 root      20   0  379m  46m 5396 S  4.0  4.7  11:47.93 Xorg                                                                                                        
    7618 benji     20   0  129m  33m  12m S  0.0  3.3   0:13.82 evolution

    Pour fini, on peut visualiser l’arborescence des processus avec la command ’pstree’ :

    # pstree -h -p -u -A -U
    init(1)─┬─acpid(2305)
            ├─apache2(3340)─┬─apache2(3379,www-data)
            │               ├─apache2(3381,www-data)
            │               ├─apache2(3382,www-data)
            │               ├─apache2(3383,www-data)
            │               └─apache2(3384,www-data)
            ├─arpwatch(3252,arpwatch)
            ├─atop(2321)
            ├─avahi-daemon(3115,avahi)───avahi-daemon(3116)
            ├─avahi-dnsconfd(3127)
            ├─bonobo-activati(4354,benji)───{bonobo-activati}(4355)
            ├─cron(3294)
            ├─cupsd(2341)
            ├─dbus-daemon(2085,messagebus)
            ├─dbus-daemon(4333,benji)
            ├─dbus-launch(4332,benji)
            ├─dhcdbd(3134)
            ├─dhclient3(1806)
            ├─drivemount_appl(4412,benji)
            ├─evolution(7618,benji)─┬─camel-lock-help(20094)
            │                       ├─spamd(11114)───spamd(11146)
            │                       ├─{evolution}(7627)
            │                       ├─{evolution}(7628)
            │                       ├─{evolution}(7631)
            │                       ├─{evolution}(7632)
            │                       ├─{evolution}(7633)
            │                       ├─{evolution}(7638)
            │                       ├─{evolution}(7663)
            │                       └─{evolution}(7668)
            ├─evolution-alarm(5076,benji)─┬─{evolution-alarm}(5077)
            │                             └─{evolution-alarm}(5090)
            ├─evolution-data-(5033,benji)─┬─{evolution-data-}(5034)
            │                             └─{evolution-data-}(5084)
            ├─exim4(2624,Debian-exim)
            ├─famd(3066)
            ├─festival(2639,festival)
            ├─firefox-bin(4521,benji)─┬─{firefox-bin}(4522)
            │                         ├─{firefox-bin}(4523)
            │                         ├─{firefox-bin}(4541)

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