메모리 사용량을 철저히 해설! Ubuntu의 효율적인 모니터링·관리 방법

1. 소개

Ubuntu 메모리 관리의 중요성

이 글의 목적

• 메모리 사용량을 확인하는 기본 명령어 사용법
• 시스템 전체 및 프로세스별 상세 메모리 사용 상황 확인 방법
• 메모리를 최적화하고 효율적으로 사용하는 방법
• 트러블슈팅 및 장기 모니터링을 위한 도구 활용 방법

2. 메모리 사용량 확인 방법: 기본 명령어 사용법

free 명령어

free -m

• -m：메모리 사용량을 MB(메가바이트) 단위로 표시
• -g：메모리 사용량을 GB(기가바이트) 단위로 표시
• -h：사람이 이해하기 쉬운 형식(MB나 GB로 자동 조정)으로 표시

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7989        2340         987         432        4661        5016
Swap:          2048          12        2036

• total：시스템 전체 메모리 용량
• used：사용 중인 메모리 양
• free：미사용 메모리 양
• buff/cache：버퍼 또는 캐시로 사용되는 메모리
• available：실제로 애플리케이션이 사용할 수 있는 메모리 양

top 명령

top

PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
  1 root      20   0  225672   8956   5924 S   0.0  0.1   0:01.23 systemd
1234 user      20   0  135256  12320   8940 S   0.3  0.2   0:00.15 gnome-terminal

• PID：프로세스 ID
• %MEM：프로세스가 사용하고 있는 메모리 비율
• COMMAND：실행 중인 명령 이름

htop 명령

sudo apt update
sudo apt install htop

htop

• 컬러 표시로 메모리 사용 상황을 시각적으로 확인할 수 있음
• 화살표 키로 프로세스를 선택해 조작 가능
• 필터링 및 정렬이 쉽게 가능

vmstat 명령

vmstat 5

• 5：5초마다 업데이트

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0     12  98736  43256 467321    0    0     3     5   55   99  2  0 97  0  0

• free：현재 남은 메모리
• buff：버퍼로 사용되는 메모리
• cache：캐시로 사용되는 메모리
• si/so：스와핑 인/스와핑 아웃

ps 명령

ps aux --sort=-%mem

• %MEM의 내림차순으로 정렬된 리스트가 표시되어, 어떤 프로세스가 많은 메모리를 소비하고 있는지 쉽게 확인할 수 있습니다.

3. 상세 메모리 사용 상황 분석

pmap 명령

pmap <프로세스ID>

5600:   /usr/bin/python3
000055e45d7a2000   4K r-- /usr/bin/python3.8
000055e45d7a3000 124K r-x /usr/bin/python3.8
000055e45d7c2000   4K r-- /usr/bin/python3.8
...

• 각 행은 프로세스가 사용하고 있는 메모리 영역을 나타냅니다.
• 왼쪽 끝의 숫자는 메모리 주소 범위이며, 오른쪽 끝은 사용 목적(예: 공유 라이브러리 또는 프로그램 본체)을 나타냅니다.

/proc/[PID]/smaps 확인

cat /proc/<프로세스ID>/smaps

7f9a9f3d0000-7f9a9f3f2000 rw-p 00000000 00:00 0
Size:               132 KB
Rss:                128 KB
Pss:                64 KB
...

• Size：할당된 메모리 총량
• Rss (Resident Set Size)：물리 메모리 내에 존재하는 양
• Pss (Proportional Set Size)：공유 라이브러리 메모리 양을 프로세스 간에 분할한 양
• Shared_Clean/Shared_Dirty：공유 메모리 중 변경되지 않은/된 부분

• 메모리 누수가 의심될 경우에 도움이 됩니다.
• 메모리 사용량이 많은 프로세스의 상세 분석에 사용합니다.

/proc/meminfo 확인

cat /proc/meminfo

MemTotal:       16389276 kB
MemFree:         1234567 kB
Buffers:           56789 kB
Cached:          6789123 kB
SwapTotal:       2097148 kB
SwapFree:        2096123 kB

• MemTotal：시스템 전체 물리 메모리
• MemFree：현재 사용되지 않은 메모리
• Buffers：파일 시스템 버퍼
• Cached：캐시로 사용되는 메모리
• SwapTotal/SwapFree：스와프 영역의 총합 및 여유 용량

sar 명령을 사용한 이력 분석

sudo apt update
sudo apt install sysstat

sar -r

12:00:01 AM kbmemfree   kbmemused  %memused  kbbuffers  kbcached
12:10:01 AM   123456     2345678     90.5       12345      234567
...

• kbmemfree/kbmemused：여유 메모리와 사용 중인 메모리
• %memused：메모리 사용률
• kbcached：캐시로 사용되는 메모리

분석 결과 활용

• 메모리 누수 식별：특정 프로세스가 비정상적으로 메모리를 사용하고 있는 경우, 해당 프로세스를 재시작하거나 조사합니다.
• 스와프 최적화：스와프 사용량이 높을 경우, 스와프 영역을 확장하거나 물리 메모리를 추가합니다。
• 캐시 관리：불필요한 캐시를 정리하는 방법을 검토합니다（후술）。

4. 메모리 사용량을 최적화하는 방법

불필요한 프로세스 중지

1. top 또는 htop 명령으로 프로세스 확인

• 높은 메모리 사용률을 보이는 프로세스를 식별합니다.
• 예: htop으로 프로세스 목록을 표시하고, %MEM가 높은 프로세스를 찾습니다。

1. 특정 프로세스 중지

• kill 명령을 사용하여 중지합니다。

   sudo kill <프로세스ID>

• 프로세스를 강제 종료하려면 다음 명령을 사용합니다。

   sudo kill -9 <프로세스ID>

3. 불필요한 서비스 비활성화

• 자동 시작되는 서비스를 비활성화하려면 아래를 사용합니다。

   sudo systemctl disable <서비스명>

스와프 메모리 관리

free -m

1. 새 스와프 파일 생성：

   sudo fallocate -l 1G /swapfile

2. 파일 접근 권한 변경：

   sudo chmod 600 /swapfile

3. 스와프 영역으로 설정：

   sudo mkswap /swapfile
   sudo swapon /swapfile

4. 스와프 영구화： /etc/fstab 파일에 아래를 추가합니다。

   /swapfile none swap sw 0 0

메모리 누수 탐지 및 대책

• valgrind 도구 사용
• 메모리 누수를 탐지하기 위한 강력한 도구입니다。
• 설치： bash sudo apt install valgrind
• 사용 예： bash valgrind --leak-check=full ./your_application
• 보고서에는 메모리가 해제되지 않은 부분이 표시됩니다。

• 메모리 누수를 일으키는 애플리케이션을 업데이트하거나, 필요에 따라 대체 애플리케이션을 검토합니다。

캐시 정리

free -h

sudo sync; echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches

메모리 사용 상황을 정기적으로 모니터링

• 정기적인 확인
• 매일 또는 매주, free와 htop 명령으로 상황을 확인합니다。
• 로그 기록
• 스크립트를 작성하고, vmstat와 free 출력물을 정기적으로 로그에 저장함으로써 메모리 사용 이력을 추적할 수 있습니다。

5. 장기간 메모리 사용량 모니터링 및 자동화

모니터링 도구 활용

Glances

sudo apt update
sudo apt install glances

glances

• 메모리, CPU, 디스크, 네트워크 사용 상황을 한눈에 확인 가능.
• Web 인터페이스를 사용하여 원격 모니터링도 가능.

Nagios

• 알림 기능을 탑재。
• 맞춤형 모니터링 설정 가능。

스크립트를 통한 모니터링 자동화

Bash 스크립트로 모니터링

#!/bin/bash
# 메모리 사용량을 기록하는 스크립트

LOG_FILE="/var/log/memory_usage.log"
DATE=$(date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S")
MEM_INFO=$(free -m)

echo "[$DATE]" >> $LOG_FILE
echo "$MEM_INFO" >> $LOG_FILE
echo "------------------------" >> $LOG_FILE

1. 위 내용을 “memory_monitor.sh”라는 이름으로 저장합니다。
2. 실행 권한을 부여합니다。

   chmod +x memory_monitor.sh

3. crontab을 사용하여 정기 실행을 설정합니다。

   crontab -e

   */5 * * * * /path/to/memory_monitor.sh

로그 확인 및 분석

알림 전송 자동화

#!/bin/bash
# 메모리 사용량 모니터링 및 알림 스크립트

THRESHOLD=90
USED_MEMORY=$(free | awk '/^Mem:/ {printf "%.0f", $3/$2 * 100}')

if [ $USED_MEMORY -gt $THRESHOLD ]; then
  echo "메모리 사용률이 $USED_MEMORY%에 도달했습니다!" | mail -s "메모리 경고" user@example.com
fi

1. 위 스크립트를 저장하고 실행 권한을 부여합니다。
2. crontab으로 스크립트를 정기 실행하도록 설정합니다。

장기간 데이터 저장 및 시각화

• Prometheus：시계열 데이터를 수집하고 메모리 사용량 추세를 상세히 시각화。
• Grafana：Prometheus와 연동하여 대시보드를 만들고 실시간 메모리 사용 상황을 표시。

6. FAQ(자주 묻는 질문)

Q1: 메모리 사용량이 높다고 느낄 경우, 가장 먼저 확인해야 할 것은 무엇인가요?

• free -m：시스템 전체의 메모리 사용량을 확인.
• top 또는 htop：실시간으로 메모리를 많이 소비하는 프로세스를 식별.

Q2: 스와프 메모리 사용량이 증가하고 있습니다. 이것이 문제인가요?

1. free -m으로 스와프 사용 상황을 확인.
2. 스와프가 자주 사용되는 경우, 물리 메모리를 추가하거나 스와프 영역을 확장하십시오.
3. 애플리케이션 및 프로세스의 메모리 사용량을 검토하고, 불필요한 것을 중지합니다.

Q3: 메모리 누수를 감지하는 방법이 있나요?

• valgrind：애플리케이션의 메모리 누수를 감지하는 강력한 도구.
• 사용 예: bash valgrind --leak-check=full ./your_application
• /proc/[PID]/smaps：프로세스별 상세 메모리 정보를 확인.
• 사용 예: bash cat /proc/<프로세스ID>/smaps

Q4: 메모리 사용 상황을 장기간 모니터링하려면 어떻게 해야 하나요?

• 감시 도구 사용：Glances와 Nagios 등을 활용하여 실시간으로 감시.
• 스크립트에 의한 기록：
• free와 vmstat을 스크립트로 정기 실행하고, 결과를 로그에 저장합니다.
• 로그 파일을 분석하여 추세를 파악합니다.

Q5: 메모리 사용량이 높은 프로세스를 자동으로 감지하고 알림을 보내는 방법이 있나요?

#!/bin/bash
THRESHOLD=80
MEMORY_USAGE=$(free | awk '/^Mem:/ {printf "%.0f", $3/$2 * 100}')

if [ $MEMORY_USAGE -gt $THRESHOLD ]; then
  echo "메모리 사용률이 $MEMORY_USAGE% 에 도달했습니다!" | mail -s "메모리 경고" user@example.com
fi

Q6: 캐시를 정리하는 데 위험이 있나요?

sudo sync; echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches

Q7: 메모리 사용량이 원인으로 애플리케이션이 충돌할 경우 대처 방법은?

1. 메모리 사용량이 많은 프로세스를 식별하고, 불필요한 것을 중지합니다.
2. 필요에 따라 물리 메모리를 추가합니다.
3. 애플리케이션 설정을 검토하고, 사용 리소스를 제한하는 옵션이 있는지 확인합니다.

Q8: Ubuntu의 메모리 사용량을 일괄적으로 리셋하는 방법이 있나요?

1. 불필요한 프로세스와 서비스를 중지합니다.
2. 캐시를 정리합니다.
3. 필요에 따라 시스템을 재시작합니다.

7. 요약

주요 내용 되돌아보기

1. 메모리 사용량 확인 방법

• free, top, htop 등 기본적인 명령을 사용하여 전체 메모리 사용 상황 및 프로세스별 사용량을 확인하는 방법을 배웠습니다.
• vmstat와 ps 명령을 활용하여 상세 정보를 얻는 방법도 설명했습니다.

1. 상세 분석 방법

• pmap와 /proc/[PID]/smaps를 사용한 프로세스별 메모리 상세 확인 방법을 소개했습니다.
• sar 명령으로 기록을 분석하고 문제 발생 시 트러블슈팅에 활용하는 방법을 배웠습니다.

1. 메모리 사용량을 최적화하는 방법

• 불필요한 프로세스 중지, 스와핑 영역 설정, 캐시 정리, 메모리 누수 탐지 등 구체적인 대책을 다루었습니다.

1. 장기 모니터링 및 자동화

• Glances, Nagios, Prometheus 등 모니터링 도구를 이용해 시스템 메모리 사용 상황을 지속적으로 추적하는 방법을 설명했습니다.
• 스크립트와 자동화 도구를 활용하여 메모리 사용량을 효율적으로 관리하는 방법을 소개했습니다.

1. FAQ에서의 실용적인 조언

• 메모리 사용량에 관한 구체적인 질문에 답변하고 실제 문제 해결에 도움이 되는 정보를 제공했습니다.

메모리 관리의 중요성

• 시스템이 느리게 느껴지는 경우.
• 스와핑 영역 사용이 빈번하게 발생하는 경우.
• 특정 애플리케이션이 메모리를 과도하게 소비하는 경우.

다음 단계

• 기본 명령을 정기적으로 사용하여 메모리 사용 상황을 확인한다.
• 필요에 따라 상세 분석 도구와 모니터링 도구를 도입한다.
• 스크립트와 자동화 도구를 활용하여 메모리 사용량을 효율적으로 관리한다.

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