嵌入式Linux中tmpfs占用共享内存的原因及共享进程分析

环境信息 #

root@mcu-v1:~# df -h
Filesystem                Size      Used Available Use% Mounted on
/dev/root               160.0M    116.7M     43.3M  73% /
devtmpfs                 61.0M         0     61.0M   0% /dev
tmpfs                    61.0M     80.0K     61.0M   0% /run
tmpfs                    61.0M      9.1M     52.0M  15% /var/volatile
/dev/mtdblock2           96.0M      3.0M     93.0M   3% /mnt/app

1. 为何tmpfs会被统计到共享内存中？ #

tmpfs是完全基于系统RAM（或交换分区）实现的文件系统，所有数据（文件内容、元数据）都存储在内存的页缓存中。

free命令的"shared"字段统计的是可被多个进程共享的内存页，而tmpfs的页缓存恰好符合这个特性：这些页不属于某个进程的私有内存，而是由内核管理的公共缓存，任何有权限访问tmpfs文件的进程都可以复用这些页。当你往/var/volatile（tmpfs挂载点）写入文件时，内核会分配内存页存储文件内容，并将这些页归类到共享内存统计范畴，导致free的shared数值增长。

嵌入式系统的free工具通常会直接将tmpfs使用的内存计入shared，这是因为tmpfs本质就是内核提供的共享内存型文件系统，和桌面Linux的统计逻辑一致。

2. 这些内存会在哪些进程间共享？ #

• 访问同一tmpfs文件的进程：如果多个进程读写/var/volatile下的同一个日志文件，它们会共享该文件对应的页缓存，无需各自复制内存页。
• 所有进程与内核：tmpfs的元数据（目录项、inode结构等）由内核维护，这些内核空间的内存对所有用户进程可见，属于全局共享范畴。
• 通过mmap映射同一tmpfs文件的进程：若进程用mmap()系统调用将tmpfs文件映射到自身地址空间，映射后的内存页会在所有做了相同映射的进程间共享，减少内存冗余。

即便暂时只有单个进程操作tmpfs文件，内核仍会将这些页标记为可共享，所以free的shared数值依然会增长——这是内核为后续可能的共享访问提前做的优化。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Moh3N