2021-2-25：对于 Java MMAP，如何查看文件映射脏页，如何统计MMAP的内存大小？

我们写一个测试程序：

public static void main(String[] args) throws Exception {RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(\"./FileMmapTest.txt\", \"rw\");FileChannel channel = randomAccessFile.getChannel();MappedByteBuffer []mappedByteBuffers = new MappedByteBuffer[5];//开5个相同文件的MappedByteBuffer，但是实际机器内存只有8GmappedByteBuffers[0] = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 2 * 1024 * 1024 * 1024 - 1);mappedByteBuffers[1] = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 2 * 1024 * 1024 * 1024 - 1);mappedByteBuffers[2] = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 2 * 1024 * 1024 * 1024 - 1);mappedByteBuffers[3] = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 2 * 1024 * 1024 * 1024 - 1);mappedByteBuffers[4] = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 2 * 1024 * 1024 * 1024 - 1);for (int j = 0; j < 2*1024*1024*1024 - 1; j++) {mappedByteBuffers[0].put(\"a\".getBytes());}TimeUnit.SECONDS.sleep(1);byte []to = new byte[1];for (int j = 0; j < 2*1024*1024*1024 - 1; j++) {mappedByteBuffers[1].get(to);mappedByteBuffers[2].get(to);mappedByteBuffers[3].get(to);mappedByteBuffers[4].get(to);}while(true) {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}}

等到程序运行到最后的死循环的时候，我们来看top -c的结果：

KiB Mem :  7493092 total,   147876 free,  3891680 used,  3453536 buff/cacheKiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.  2845100 avail MemPID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+25458 zhangha+  20   0 14.147g 8.840g 8.599g S   0.0  124   2:33.16 java

可以观察到非常有意思的现象，这个进程占用了124%的内存，实际上Swap为0。总占用也没到100%。这是为什么呢？

我们来看下这个进程的smaps文件，这里进程号是25485，我们映射的文件是FileMmapTest.txt：

$ grep -A 11 FileMmapTest.txt  /proc/25458/smaps7fa870000000-7fa8f0000000 rw-s 00000000 ca:01 25190272                   /home/zhanghaoxin/FileMmapTest.txtSize:            2097152 kBRss:             2097152 kBPss:              493463 kBShared_Clean:    2097152 kBShared_Dirty:          0 kBPrivate_Clean:         0 kBPrivate_Dirty:         0 kBReferenced:      2014104 kBAnonymous:             0 kBAnonHugePages:         0 kBSwap:                  0 kB--7fa8f0000000-7fa970000000 rw-s 00000000 ca:01 25190272                   /home/zhanghaoxin/FileMmapTest.txtSize:            2097152 kBRss:             2097152 kBPss:              493463 kBShared_Clean:    2097152 kBShared_Dirty:          0 kBPrivate_Clean:         0 kBPrivate_Dirty:         0 kBReferenced:      2014104 kBAnonymous:             0 kBAnonHugePages:         0 kBSwap:                  0 kB--7fa970000000-7fa9f0000000 rw-s 00000000 ca:01 25190272                   /home/zhanghaoxin/FileMmapTest.txtSize:            2097152 kBRss:             2097152 kBPss:              493463 kBShared_Clean:    2097152 kBShared_Dirty:          0 kBPrivate_Clean:         0 kBPrivate_Dirty:         0 kBReferenced:      2014104 kBAnonymous:             0 kBAnonHugePages:         0 kBSwap:                  0 kB--7fa9f0000000-7faa70000000 rw-s 00000000 ca:01 25190272                   /home/zhanghaoxin/FileMmapTest.txtSize:            2097152 kBRss:             2097152 kBPss:              493463 kBShared_Clean:    2097152 kBShared_Dirty:          0 kBPrivate_Clean:         0 kBPrivate_Dirty:         0 kBReferenced:      2014104 kBAnonymous:             0 kBAnonHugePages:         0 kBSwap:                  0 kB--7faa70000000-7faaf0000000 rw-s 00000000 ca:01 25190272                   /home/zhanghaoxin/FileMmapTest.txtSize:            2097152 kBRss:              616496 kBPss:              123299 kBShared_Clean:     616496 kBShared_Dirty:          0 kBPrivate_Clean:         0 kBPrivate_Dirty:         0 kBReferenced:       616492 kBAnonymous:             0 kBAnonHugePages:         0 kBSwap:                  0 kB

其中比较重要的8个字段的含义分别如下：

Size：表示该映射区域在虚拟内存空间中的大小。
Rss：表示该映射区域当前在物理内存中占用了多少空间　
Pss：该虚拟内存区域平摊计算后使用的物理内存大小(有些内存会和其他进程共享，例如mmap进来的)。比如该区域所映射的物理内存部分同时也被另一个进程映射了，且该部分物理内存的大小为1000KB，那么该进程分摊其中一半的内存，即Pss=500KB。
Shared_Clean：和其他进程共享的未被改写的page的大小
Shared_Dirty：和其他进程共享的被改写的page的大小
Private_Clean：未被改写的私有页面的大小。
Private_Dirty：已被改写的私有页面的大小。
Swap：表示非mmap内存（也叫anonymous memory，比如malloc动态分配出来的内存）由于物理内存不足被swap到交换空间的大小。

我们可以看到，把这五个MappedByteBuffer的Pss加起来正好是2097151，就是我们映射的大小。可以推断出，我们这五个MappedByteBuffer在linux中的实现就是对应同一块内存。
同时，top命令看到的内存并不准，top，命令统计的是RSS字段，其实对于MMAP来说，更准确的应该是统计PSS字段