“内存是嵌入式 Linux 系统的心脏，找准瓶颈，你就能让系统跑得更快、更稳。”

在嵌入式平台上，一旦出现内存瓶颈，几乎整个系统的性能都会受影响。本文将带你掌握 Top3 内存分析工具，结合实际案例，教你如何定位瓶颈并优化系统。

📖 目录

1. 为什么要分析内存瓶颈

2. Top3 内存分析工具介绍

3. 分析内存瓶颈的流程

4. 实战案例分享

5. 优化建议

6. 小结

一、为什么要分析内存瓶颈？

在嵌入式 Linux 系统中，内存占用异常或频繁 swap 会导致：

• 系统响应慢

• 任务延迟高

• 崩溃或 OOM（Out of Memory）

尤其在内存有限的平台上，瓶颈影响几乎覆盖整个系统。

小提示不管是 ARM 板子、Raspberry Pi，还是工业网关，分析内存瓶颈都是性能优化的必修课。

二、Top3 内存分析工具

1️⃣ free & vmstat：快速查看整体内存状态

作用

• 了解内存总量、已用、空闲情况

• 监控 swap 使用

• 判断系统是否频繁使用虚拟内存

使用方法

# 查看内存使用情况free -h# 查看内存和 CPU 负载vmstat 1 5

示例解读

• Mem.used = 已使用内存

• Buff/cache = 内核缓存

• Mem.available = 系统可用内存

• Swap = 0B → 暂未触发交换

2️⃣ top / htop：实时查看内存占用进程

作用

• 分析哪个进程占用最多内存

• 动态观察系统变化

• 帮助定位异常进程

使用方法

top# 或彩色交互式 htophtop

示例解读

• RES = 实际占用物理内存

• VIRT = 虚拟内存

• %MEM = 内存占用百分比

实战建议当发现 %MEM 高且 Swap 开始使用 → 需要优化该进程结合工具分析内存分配模式，找出异常分配热点

3️⃣ slabtop：深入内核对象分析

作用

• 查看内核 slab 分配器（SLAB / SLUB）状态

• 找到内核对象内存泄漏或频繁分配瓶颈

使用方法

slabtop

输出示例

Active / Total Objects (% used) : 15000 / 16000 (93.7%)Active / Total Slabs (% used)   : 500 / 512 (97.6%)OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS CACHE NAMEkmalloc-256 2000 90% 256 8 kmalloc-256inode_cache 3000 80% 128 24 inode_cache

• Active / Total Objects → 内核对象使用率

• CACHE NAME → 缓存对象名称

实战技巧

• kmalloc-* 系列占用过高 → 优化驱动或内核模块

• inode_cache / dentry_cache 高占用 → 检查文件系统频繁操作

三、分析内存瓶颈的流程

系统异常或响应慢          │          ▼使用 free/vmstat 查看内存总量          │          ▼使用 top/htop 定位高占用进程          │          ▼使用 slabtop 分析内核对象          │          ▼定位瓶颈并优化

步骤说明

1. 发现问题：系统响应慢、频繁 swap、OOM

2. 快速诊断：free / vmstat 查看整体内存状态

3. 找出异常进程：top / htop 定位占用高进程

4. 深入分析内核分配：slabtop 查看内核对象

5. 优化处理：优化代码、裁剪内核模块、调整缓存策略

四、实战案例

案例 1：嵌入式网关内存异常

症状：系统运行 12 小时后，CPU 占用低但频繁 Swap

分析过程

• free -h → Swap 使用增加，Mem.available 不足

• top → 某数据采集进程占用 50% 内存

• slabtop → kmalloc-512 对象异常增长

解决方案

• 优化数据采集进程，减少频繁内存分配

• 对高频对象使用 内存池管理

• 调整内核 slab 参数，减少碎片

效果：系统稳定运行，Swap 使用降至 0，内存占用降低 30%

案例 2：嵌入式 Linux 摄像头平台

症状：高帧率视频处理时，系统延迟逐渐增加

分析过程

• free / vmstat → Buff/cache 占用高

• top → 视频解码进程占用物理内存 60%

• slabtop → dentry_cache 占用过多

解决方案

• 缓存优化：合理设置 page cache

• 释放不必要的缓存，减少内存压力

• 调整内核回收策略 vfs_cache_pressure

效果：延迟恢复正常，视频流不卡顿

五、优化建议

• 定期监控：长期观察内存状态，尤其嵌入式长时间运行场景

• 结合工具定位：free / vmstat → top / htop → slabtop → 分析内核分配

• 使用内存池：对高频分配对象使用固定大小内存池

• 优化内核与驱动：裁剪多余模块，优化驱动 probe 和 DMA 分配

• 参数调节：vm.swappiness、vfs_cache_pressure 调整系统行为

六、小结

掌握这三把“镰刀”，你就能轻松收割系统内存瓶颈，让嵌入式 Linux 运行更快、更稳、更安全。

作者：Linux炉边会专注：Linux 内核、高性能内存管理、系统级调优