分析Linux的Slab内存使用

Linux系统内存管理中，Slab是内核用于高效分配小块内存的重要机制。通过分析Slab内存使用情况，可以有效发现内核内存泄漏、缓存过度占用等问题。

常见Slab内存问题排查

内核缓存异常增长，系统内存不足

具体的现象可能如下：

# free -h 显示可用内存很少
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            15Gi        2.1Gi       256Mi       128Mi        13Gi       12Gi

# 但是drop cache后内存回收有限
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

为什么 free会显示可用内存很少,却drop不掉呢？？？？因为used内存里是计算了Slab内存的，如果Slab占用过大，就会表现为free可用值很少！！

使用工具来定位

通过 /proc/slabinfo 查看内核缓存统计：

# slabinfo - version: 2.1
# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab> : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor> : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>
dentry                350000    351000     192     42            2 : tunables   0    0    0 : slabdata   8357   8357      0
inode_cache           180000    180900     608     13            2 : tunables   0    0    0 : slabdata  13915  13915      0
kmalloc-1024           45000     45000    1024     16            4 : tunables   0    0    0 : slabdata   2812   2812      0

可以看到，某些缓存项异常增长：

dentry缓存：35万个对象，占用约67MB
inode_cache：18万个对象，占用约109MB
kmalloc-1024：4.5万个对象，占用约45MB

这些缓存无法通过 drop_caches 释放，说明存在内核对象泄漏。

但是有个麻烦的地方：

/proc/slabinfo 输出的内容很多，而且不容易查看！！
/proc/slabinfo 中一般出现问题时，是缓慢的数据变化，比如：缓慢的增长，人肉眼比较难以察觉！

所以，Ctbots.com 先做了一版本简易功能，来解决这个问题。

https://ctbots.com/zh/linux/performance/slabinfo.html

工具使用起来非常简单，主要分为三步：

按照指示，生成shell指令去执行，会记录log信息。
下载指定的输出log文件夹的内容到本地。
上传log文件夹的内容到 Ctbots.com 分析，直接可以查看在线表格，对比搜索差异。
直接使用分析功能，简单地分析是否存在泄漏。

Slab内存问题分析

为什么会出现这种情况？

应用程序频繁创建文件但未正确关闭，导致dentry/inode缓存积累
内核模块存在内存泄漏，持续分配kmalloc对象不释放
文件系统异常，无法正常回收缓存对象

内核Slab内存管理包含多个缓存池：

dentry缓存：目录项缓存，用于加速文件路径解析
inode缓存：索引节点缓存，存储文件系统元数据
kmalloc缓存：通用内存分配器，按大小分类
专用缓存：如skbuff_head_cache网络缓存等

发现Slab问题了，怎么办？

根据ctbots工具的分析建议：

dentry/inode缓存过多

# 检查打开文件数量
lsof | wc -l

# 查看进程文件句柄使用
lsof -p <pid> | wc -l

# 调整内核参数限制缓存大小
echo 100000 > /proc/sys/fs/dentry-state

kmalloc泄漏排查

# 检查内核模块内存使用
cat /proc/modules | grep -v '0$'

# 查看内核内存分配统计
cat /proc/meminfo | grep -i slab

# 使用kmemleak检测内核内存泄漏（需要内核支持）
echo scan > /sys/kernel/debug/kmemleak
cat /sys/kernel/debug/kmemleak

网络缓存异常

# 检查网络连接状态
ss -tuln | wc -l

# 查看网络缓存统计
cat /proc/net/sockstat

如果怀疑网络连接存在泄漏，可以Ctbots.com 发现Tcp 或者 Udp的连接泄漏。

https://ctbots.com/zh/linux/findBug/performanceIndex.html

在菜单中可以看到Tcp和Udp的连接泄漏排查工具。