Exadataのメモリ使用率の考え方

性能試験等でExadataのDBサーバのメモリの利用状況をvmstat等OSのコマンドから確認するが、SGAの領域はHugePageを使うため、その分を考慮して評価する必要がある。よく聞かれることが多いので、ExadataのDBサーバのメモリ使用率について、vmstatの結果からの確認方法のメモを残しておく。

１．OSのメモリ利用状況の確認方法について

一般的にLinuxのメモリ使用率を確認するためにfreeコマンドを使う。数値の単位はKBである。

[oracle@db01 ~]$ free
total used free shared buffers cached
Mem: 790788832 738741596 52047236 6554056 763312 226434384
-/+ buffers/cache: 511543900 279244932
Swap: 25165820 0 25165820

OSから認識されるメモリ全体量はtotal。この例では755GB程度（実際の物理メモリは768GBなので若干少なくなる）。total=used+freeの関係になっているが、このusedが使用済みメモリという訳ではない点に注意が必要である。このusedのうち、buffers+cached: 227197696KB(217GB)はアクティブプロセスで使われていない領域を示す。従って、実質的な空きメモリと使用メモリのサイズは以下の式で求めることができる。
　・空きメモリサイズ=free+ buffers + cached　※この例では279244932(266GB)
　・使用メモリサイズ=used-(buffers + cached)　※この例では511543900(488GB)

なお、上記のtotalのサイズは/proc/meminfoのMemTotalで確認することができる。

[oracle@db01 bin]$ cat /proc/meminfo
MemTotal: 790788832 kB

２．vmstatの結果からのメモリ使用率について

vmstatの結果を見ると、下記の通りfree, buffer, cachedが確認できる(それぞれ単位はKB）ので、これらを合計したのが実質的な空きメモリサイズである。使用率を確認するにはメモリ全体量が必要だが、vmstatでは確認できないので、別途/proc/meminfo等で確認が必要である。

　メモリ使用率= 1- (free+buff+cache) / MemTotal

※下記例の★部分では1- (52650176 + 763312 + 226436064) / 790788832 = 65%　...(1)

例）
[oracle@db01 ~]$ vmstat 5 10
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
2 0 0 52932476 763312 226435088 0 0 10 11 0 0 2 2 97 0 0
1 0 0 52791844 763312 226435536 0 0 0 226 13319 1140813 4 5 91 0 0
★ 2 0 0 52650176 763312 226436064 0 0 0 384 13871 1076744 4 5 91 0 0

３．Hugepageの考慮について

上記ではHugePageは考慮されていない。HugePageはSGA格納用としてOS起動時に予約されるメモリ領域である。ユーザプロセス（サーバプロセスやPGA領域）はHugePagesを使うことができないため、そもそもHugePage領域を使用率の分母に入れることに大きな意味はない。DBサーバのメモリを監視する際、個人的にはHugePage領域を考慮（除外）し監視する方が実態に合うのではないかと考える。
HugePageのサイズは/proc/meminfoで確認ができる。

例）
[oracle@db01 bin]$ cat /proc/meminfo
・・・
HugePages_Total: 230912　・・・HugePageのブロック数
Hugepagesize: 2048 kB　・・・HugePageのブロックサイズ

HugePageの領域は実質OSでは利用できないため、実質トータルで利用可能なメモリは下記式の通りとなる。

実質トータル利用可能メモリサイズ = MemTotal - HugePageサイズ 　　　　　　　　　　　　　　　　　= MemTotal - HugePages_Total x Hugepagesize

ここから、結局HugePageを考慮した実質メモリ使用率は以下の式で計算できる。

　HugePageを考慮した実質メモリ使用率 = 1- (free+buff+cache) / ( MemTotal - HugePages_Total x Hugepagesize )

上記例では、以下の通り分母は303GBとなるため、vmstatからfree+buff+cacheを計算するだけで、HugePageを考慮したメモリ使用率を導くことができる。

　MemTotal - HugePages_Total x Hugepagesize = 790788832KB(755GB) - 230912x2048KB(451GB) = 317,881,056KB(303GB)

※下記例の★部分では1- (52650176 + 763312 + 226436064) / ( 317881056 ) =~ 12% ...(2)

例）
[oracle@db01 ~]$ vmstat 5 10
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
2 0 0 52932476 763312 226435088 0 0 10 11 0 0 2 2 97 0 0
1 0 0 52791844 763312 226435536 0 0 0 226 13319 1140813 4 5 91 0 0
★ 2 0 0 52650176 763312 226436064 0 0 0 384 13871 1076744 4 5 91 0 0

HugePageを考慮しない(1)と65%だったメモリ使用率が、考慮する(2)だと12%となる。後者の方がどの程度APが処理してメモリを消費しているか直感的に把握し易いと考える。

４．まとめ

vmstatからDBサーバの実質的なメモリ使用率を求めるためには、まず/proc/meminfoからHugePageを考慮した実質的に利用可能なメモリサイズを求め、以下の式を用いて実質メモリ使用率を求める。

　HugePageを考慮した実質メモリ使用率 = 1- (free+buff+cache) / ( MemTotal - HugePages_Total x Hugepagesize )

　free, buff, cache ... vmstatの値
　MemTotal, HugePages_Total, Hugepagesize ... /proc/meminfoの値

以上