QuarkusのGraceful Shutdownを試す

これは、なにをしたく書いたもの？

前に、Spring BootのGraceful Shutdownを試してみました。

Spring BootのGraceful Shutdownを試す - CLOVER🍀

Quarkusでも同様のことができるみたいなので、試してみました。

Graceful Shutdown

QuarkusのGraceful Shutdownは、こちらに記載があります。

Application Initialization and Termination / Graceful Shutdown

アプリケーションを終了させようとした時に、実行しているリクエストがあれば指定されたタイムアウトまで
待つことができます。

Graceful Shutdownはデフォルトで無効になっていて、quarkus.shutdown.timeoutを設定することで有効になります。

All Configuration Properties / quarkus.shutdown.timeout

無効になっている場合は、アプリケーションは即座時に終了します。

有効にした時の注意点としては、リクエストを追跡するため若干パフォーマンスにペナルティが発生することのようです。

タイムアウトの時間の単位は、java.time.Durationの形式で指定できます。10sとかですね。

Duratin#parse

では、こちらを使っていってみましょう。

環境

今回の環境は、こちらです。

$ java --version
openjdk 11.0.11 2021-04-20
OpenJDK Runtime Environment (build 11.0.11+9-Ubuntu-0ubuntu2.20.04)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 11.0.11+9-Ubuntu-0ubuntu2.20.04, mixed mode, sharing)


$ mvn --version
Apache Maven 3.8.3 (ff8e977a158738155dc465c6a97ffaf31982d739)
Maven home: $HOME/.sdkman/candidates/maven/current
Java version: 11.0.11, vendor: Ubuntu, runtime: /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64
Default locale: ja_JP, platform encoding: UTF-8
OS name: "linux", version: "5.4.0-88-generic", arch: "amd64", family: "unix"

プロジェクトを作成する

まずはプロジェクトを作成します。extensionは、RESTEasy Reactiveのみにしておきましょう。

$ mvn io.quarkus.platform:quarkus-maven-plugin:2.3.0.Final:create \
    -DprojectGroupId=org.littlewings \
    -DprojectArtifactId=resteasy-graceful-shutdown \
    -DprojectVersion=0.0.1-SNAPSHOT \
    -Dextensions="resteasy-reactive"

作成時の情報。

[INFO] --- quarkus-maven-plugin:2.3.0.Final:create (default-cli) @ standalone-pom ---
[INFO] Looking for the newly published extensions in registry.quarkus.io
[INFO] -----------
[INFO] selected extensions: 
- io.quarkus:quarkus-resteasy-reactive

[INFO] 
applying codestarts...
[INFO] 📚  java
🔨  maven
📦  quarkus
📝  config-properties
🔧  dockerfiles
🔧  maven-wrapper
🚀  resteasy-reactive-codestart

プロジェクト内に移動。

$ cd resteasy-graceful-shutdown

生成されたソースコードは、いったん削除しておきます。

$ rm src/main/java/org/littlewings/ReactiveGreetingResource.java src/test/java/org/littlewings/*.java

JAX-RSリソースクラスを作成する

動作確認用の、JAX-RSリソースクラスを作成します。

src/main/java/org/littlewings/quarkus/resteasy/HelloResource.java

package org.littlewings.quarkus.resteasy;

import java.time.Duration;
import java.util.Optional;
import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;

import io.smallrye.mutiny.Uni;
import org.jboss.logging.Logger;
import org.jboss.resteasy.reactive.RestQuery;

@Path("hello")
public class HelloResource {
    Logger logger = Logger.getLogger(HelloResource.class);

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public Uni<String> message(@RestQuery Optional<Integer> sleepTime) {
        int s = sleepTime.filter(v -> v > 0).orElse(10);

        logger.infof("accept, sleep time = %d sec", s);

        return Uni
                .createFrom()
                .item("Hello World!!")
                .onItem()
                .delayIt()
                .by(Duration.ofSeconds(s));
    }
}

/helloでHello World!!を返しつつ、スリープする実装にしています。スリープする時間はデフォルトで10秒で、
QueryStringでも指定できるようにしています。

スリープ、と書きましたが、SmallRye Mutinyで遅延応答させる方法はこちらを参考にしています。

How to delay events?

Graceful Shutdown無効で確認する

まずは、この状態でパッケージング。

$ mvn package

起動。

$ java -jar target/quarkus-app/quarkus-run.jar

確認。

$ time curl localhost:8080/hello
Hello World!!
real    0m10.023s
user    0m0.012s
sys 0m0.000s

レスポンスが返ってくるまでに、10秒かかります。

再度、リクエストを投げます。

$ time curl localhost:8080/hello

ここで、レスポンスが返ってくるまでにkillしてみます。

$ kill `ps -ef | grep 'java -jar' | grep -v grep | awk '{print $2}'`

curlには、レスポンスが返らずに終了します。

$ time curl localhost:8080/hello
curl: (52) Empty reply from server

real    0m1.514s
user    0m0.006s
sys 0m0.005s

また、アプリケーションは即座に停止します。

2021-10-18 23:39:38,257 INFO  [io.quarkus] (Shutdown thread) resteasy-graceful-shutdown stopped in 0.039s

Graceful Shutdownを有効にする

では、Graceful Shutdownを有効にしてみます。application.propertiesに、quarkus.shutdown.timeoutを追加します。

src/main/resources/application.properties

quarkus.shutdown.timeout=15s

quarkus.shutdown.timeoutにデフォルト値はありません。今回は、15秒に指定しました。

パッケージングして

$ mvn package

起動。

$ java -jar target/quarkus-app/quarkus-run.jar

とりあえず、確認。

$ time curl localhost:8080/hello
Hello World!!
real    0m10.032s
user    0m0.010s
sys 0m0.007s

次に、リクエストを投げて

$ time curl localhost:8080/hello

kill。

$ kill `ps -ef | grep 'java -jar' | grep -v grep | awk '{print $2}'`

すると、アプリケーション側ではGraceful Shutdownが始まります。

2021-10-18 23:58:57,575 INFO  [io.qua.ver.htt.run.fil.GracefulShutdownFilter] (Shutdown thread) Waiting for HTTP requests to complete

curlには、レスポンスが返ってきます。

$ time curl localhost:8080/hello
Hello World!!
real    0m10.019s
user    0m0.008s
sys 0m0.005s

そして、アプリケーションが停止します。

2021-10-18 23:59:04,977 INFO  [io.qua.ver.htt.run.fil.GracefulShutdownFilter] (vert.x-eventloop-thread-13) All HTTP requests complete
2021-10-18 23:59:05,017 INFO  [io.quarkus] (Shutdown thread) resteasy-graceful-shutdown stopped in 7.443s

これで、Graceful Shutdownで現在処理しているリクエストを待ってから、アプリケーションが停止することを
確認できました。

次は、Graceful Shutdownのタイムアウトまでに処理が終わらないリクエストも投げてみます。

アプリケーションを起動。

$ java -jar target/quarkus-app/quarkus-run.jar

リクエストを2つ投げておきます。

# 1 request
$ time curl localhost:8080/hello


# 2 request
$ time curl localhost:8080/hello?sleepTime=30

片方は、猶予時間である15秒よりも長くスリープさせます（30秒）。

そして、killして停止。

$ kill `ps -ef | grep 'java -jar' | grep -v grep | awk '{print $2}'`

Graceful Shutdownが始まります。

2021-10-19 00:07:18,711 INFO  [io.qua.ver.htt.run.fil.GracefulShutdownFilter] (Shutdown thread) Waiting for HTTP requests to complete

10秒スリープの方は、レスポンスが返ってきます。

$ time curl localhost:8080/hello
Hello World!!
real    0m10.173s
user    0m0.005s
sys 0m0.005s

30秒スリープさせる方は待ちきれず、アプリケーション側がシャットダウンします。

2021-10-19 00:07:33,713 ERROR [io.qua.run.shu.ShutdownRecorder] (Shutdown thread) Timed out waiting for graceful shutdown, shutting down anyway.
2021-10-19 00:07:33,729 INFO  [io.qua.ver.htt.run.fil.GracefulShutdownFilter] (vert.x-eventloop-thread-5) All HTTP requests complete
2021-10-19 00:07:33,759 INFO  [io.quarkus] (Shutdown thread) resteasy-graceful-shutdown stopped in 15.048s

タイムアウトした、とログに書かれていますね。

クライアントにも、レスポンスは返りません。

$ time curl localhost:8080/hello?sleepTime=30
curl: (52) Empty reply from server

real    0m16.793s
user    0m0.011s
sys 0m0.002s

最後に、アプリケーションの停止が始まった後にリクエストを投げてみましょう。

まずは起動。

$ java -jar target/quarkus-app/quarkus-run.jar

先ほどと同じように、リクエストを2つ（片方は猶予時間中に終わらないもの）を投げておきます。

# 1 request
$ time curl localhost:8080/hello


# 2 request
$ time curl localhost:8080/hello?sleepTime=30

kill。

$ kill `ps -ef | grep 'java -jar' | grep -v grep | awk '{print $2}'`

Graceful Shutdownが始まります。

2021-10-19 00:23:36,794 INFO  [io.qua.ver.htt.run.fil.GracefulShutdownFilter] (Shutdown thread) Waiting for HTTP requests to complete

この時、追加でリクエストを投げると、HTTPステータスコード503が返ることが確認できます。

$ time curl -i localhost:8080/hello
HTTP/1.1 503 Service Unavailable
connection: close
content-length: 0


real    0m0.023s
user    0m0.004s
sys 0m0.009s

Spring Bootでは、Tomcat、Jetty、Reactor Nettyを使っている場合はネットワークレベルで受け付けを停止し、
Undertowを使っている場合は503を返すという話だったので、Undertowを使っている時と同じ挙動になっていることに
なりますね。

もっとも、Quarkusの場合は使っているのはVert.xですが。

あとは、ここまでと同じですね。Graceful Shutdownのタイムアウト時間内に終わるものはレスポンスが得られますし、

$ time curl localhost:8080/hello
Hello World!!
real    0m10.129s
user    0m0.009s
sys 0m0.010s

タイムアウトを待ちきれないものは、アプリケーションが停止後に

2021-10-19 00:23:51,795 ERROR [io.qua.run.shu.ShutdownRecorder] (Shutdown thread) Timed out waiting for graceful shutdown, shutting down anyway.
2021-10-19 00:23:51,814 INFO  [io.qua.ver.htt.run.fil.GracefulShutdownFilter] (vert.x-eventloop-thread-0) All HTTP requests complete
2021-10-19 00:23:51,834 INFO  [io.quarkus] (Shutdown thread) resteasy-graceful-shutdown stopped in 15.041s

応答が得られなかったことを確認できます。

$ time curl localhost:8080/hello?sleepTime=30
curl: (52) Empty reply from server

real    0m17.131s
user    0m0.006s
sys 0m0.005s

これで、QuarkusのGraceful Shutdownの動きは確認できたかな、と思います。

実装まわりについて

少し、QuarkusのGraceful Shutdownの実装まわりを見ておきましょう。

Graceful Shutdownを有効にするためのプロパティ。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/core/runtime/src/main/java/io/quarkus/runtime/shutdown/ShutdownConfig.java

このプロパティに値を指定しておくと、GracefulShutdownFilterが追加されます。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/extensions/vertx-http/runtime/src/main/java/io/quarkus/vertx/http/runtime/VertxHttpRecorder.java#L400-L404

こちらですね。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/extensions/vertx-http/runtime/src/main/java/io/quarkus/vertx/http/runtime/filters/GracefulShutdownFilter.java

GracefulShutdownFilterはShutdownListenerの実装であり、これはシャットダウンプロセスを制御するための
リスナーです。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/core/runtime/src/main/java/io/quarkus/runtime/shutdown/ShutdownListener.java

タイムアウトはどこで管理しているかというと、こちらになります。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/core/runtime/src/main/java/io/quarkus/runtime/shutdown/ShutdownRecorder.java#L39-L41

この処理は、アプリケーションの停止時に呼び出されます。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/core/runtime/src/main/java/io/quarkus/runtime/Application.java#L202

停止時に呼び出される仕組みは、ShutdownHookになります。

https://github.com/quarkusio/quarkus/blob/2.3.0.Final/core/runtime/src/main/java/io/quarkus/runtime/ApplicationLifecycleManager.java#L401

まとめ

QuarkusのGraceful Shutdownを試してみました。

Spring Bootの時と同様、簡単に使えて、動きもわかりやすかったですね。

Linuxでメモリの断片化に関する情報を見る？

これは、なにをしたくて書いたもの？

Linuxで、メモリの断片化に関する情報が見れるようなので、少し調べてみました。

情報は、このあたりをベースにしています。

The /proc Filesystem — The Linux Kernel documentation

proc(5) - Linux manual page

Ubuntu Manpage: proc - プロセスの情報を含む擬似ファイルシステム

ちなみに、今回は断片化の様子を確認したという話ではなく、あくまで情報の取得方法を見ているだけです。

環境

今回の確認環境は、こちら。Ubuntu Linux 20.04 LTSです。

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 20.04.3 LTS
Release:    20.04
Codename:   focal


$ uname -srvmpio
Linux 5.4.0-81-generic #91-Ubuntu SMP Thu Jul 15 19:09:17 UTC 2021 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

4 CPU、メモリ8Gの構成です。

$ grep ^processor /proc/cpuinfo
processor   : 0
processor   : 1
processor   : 2
processor   : 3


$ grep ^MemTotal /proc/meminfo
MemTotal:        8054420 kB

/proc/buddyinfo、/proc/pagetypeinfo、/sys/kernel/debug/extfrag/unusable_index

メモリの断片化について確認するには、

• /proc/buddyinfo
• /proc/pagetypeinfo
• /sys/kernel/debug/extfrag/unusable_index

あたりの情報を見ればよさそうです。

まずは、/proc/buddyinfoから。

$ cat /proc/buddyinfo 
Node 0, zone      DMA      1      0      0      1      2      1      1      0      1      1      3 
Node 0, zone    DMA32      3      3      1      1      1      0      2      3      2      3    745 
Node 0, zone   Normal   1831    712    379    292    304     35     10      7      2     19   1016

/proc/buddyinfoでは、メモリの断片化に関する情報を見ることができます。これは、OSやCPUがメモリを扱う単位である
ページを管理するために使う、バディアロケーターの統計情報です。

Documentation for /proc/sys/kernel/ / shmall

読み方ですが、各ゾーン（この例ではDMA、DMA32、Normal）で使用可能なチャンクの数が表示されています。

全部で11個あり、以下の計算式で算出できます。

（2 ^ order）* PAGE_SIZE

ここで、ページサイズは今回の環境では4KBでした。

$ getconf PAGE_SIZE
4096

つまり、4KB、8KB、16KB、32KB、64KB、128KB、256KB、512KB、1MB、2MB、4MBという並びになります。

たとえば、この例でDMAというゾーンであれば、4KBのチャンクが1つ、32KBのチャンクが1つ、64KBのチャンクが
1つ…4MBのチャンクが4つ、みたいな読み方になります。

Node 0, zone      DMA      1      0      0      1      2      1      1      0      1      1      3

Normalというゾーンであれば、4KBのチャンクが1831、4MBのチャンクが1016あることになります。4MBのチャンクだけで、
4Gのメモリがあることになります。

Node 0, zone   Normal   1831    712    379    292    304     35     10      7      2     19   1016

ここで、右にある大きなサイズのチャンクが小さくなっており、左にある小さなサイズのチャンクが多くなっている場合は
断片化が進んでいる（小さなチャンクしか残っていない）ことを示します。

どんなゾーンがあるかは、/proc/zoneinfoで確認できます。

$ grep '^Node' /proc/zoneinfo 
Node 0, zone      DMA
Node 0, zone    DMA32
Node 0, zone   Normal
Node 0, zone  Movable
Node 0, zone   Device

Normalというのが、通常のゾーンでほとんどのメモリがここに収まります。

DMAは古くからある16MBのゾーンで、ドライバなどが使用します。

Is it time to remove ZONE_DMA? [LWN.net]

DMA32は、32ビット用に拡張されたDMAゾーンです。

ZONE_DMA32 [LWN.net]

Documentation for /proc/sys/vm/ — The Linux Kernel documentation

Normalゾーンは、こんな感じになっています。

Node 0, zone   Normal
  pages free     1065288
        min      10537
        low      13171
        high     15805
        spanned  1286144
        present  1286144
        managed  1243715
        protection: (0, 0, 0, 0, 0)
      nr_free_pages 1065288
      nr_zone_inactive_anon 462
      nr_zone_active_anon 12286
      nr_zone_inactive_file 33396
      nr_zone_active_file 89457
      nr_zone_unevictable 4616
      nr_zone_write_pending 0
      nr_mlock     4616
      nr_page_table_pages 365
      nr_kernel_stack 2096
      nr_bounce    0
      nr_zspages   0
      nr_free_cma  0
      numa_hit     737828
      numa_miss    0
      numa_foreign 0
      numa_interleave 62933
      numa_local   737828
      numa_other   0
  pagesets
    cpu: 0
              count: 319
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 42
    cpu: 1
              count: 200
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 42
    cpu: 2
              count: 53
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 42
    cpu: 3
              count: 288
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 42
  node_unreclaimable:  0
  start_pfn:           1048576

さらに詳細を/proc/pagetypeinfoで見ることができます。

$ sudo cat /proc/pagetypeinfo
Page block order: 9
Pages per block:  512

Free pages count per migrate type at order       0      1      2      3      4      5      6      7      8      9     10 
Node    0, zone      DMA, type    Unmovable      1      0      0      1      2      1      1      0      1      0      0 
Node    0, zone      DMA, type      Movable      0      0      0      0      0      0      0      0      0      1      3 
Node    0, zone      DMA, type  Reclaimable      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone      DMA, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone      DMA, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone      DMA, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type    Unmovable      1      0      0      0      0      0      1      1      1      1      0 
Node    0, zone    DMA32, type      Movable      2      3      1      1      1      0      1      2      1      2    745 
Node    0, zone    DMA32, type  Reclaimable      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone   Normal, type    Unmovable    168    152     70      2      9      4      0      1      0     16     15 
Node    0, zone   Normal, type      Movable   1636    560    285    285    292     29     10      5      1      2   1001 
Node    0, zone   Normal, type  Reclaimable      3      8     23      4      3      2      0      1      1      1      0 
Node    0, zone   Normal, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone   Normal, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone   Normal, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 

Number of blocks type     Unmovable      Movable  Reclaimable   HighAtomic          CMA      Isolate 
Node 0, zone      DMA            1            7            0            0            0            0 
Node 0, zone    DMA32            2         1526            0            0            0            0 
Node 0, zone   Normal          106         2368           38            0            0            0

たとえば/proc/buddyinfoではDMA32ゾーンはこのような内容でしたが、

Node 0, zone    DMA32      3      3      1      1      1      0      2      3      2      3    745 

/proc/pagetypeinfoではその内訳を見ることができます。

Node    0, zone    DMA32, type    Unmovable      1      0      0      0      0      0      1      1      1      1      0 
Node    0, zone    DMA32, type      Movable      2      3      1      1      1      0      1      2      1      2    745 
Node    0, zone    DMA32, type  Reclaimable      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone    DMA32, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 

Movableなどをマイグレーションタイプと呼ぶようで、それぞれ以下のような意味になるようです。

• Unmovable … カーネルが内部的に使うもので、移行できないもの（長命）
• Movable … ユーザープロセス用のメモリで、移行可能なもの（短命）
• Reclaimable … ページキャッシュ、i-nodeキャッシュなど（短命）
• HighAtomic … These are high-order allocations belonging to callers that cannot sleep or perform any IO. In practice, this is restricted to jumbo frame allocation for network receive.（短命）
• CMA … 連続したメモリ割り当て領域
• Isolate … 使われない？

HighAtomicは意味がよくわかりませんでした…。

ここで移行と言っているのはメモリを使用しているプロセスが認識している仮想アドレスを変えず、ページの物理的な
位置を移動できることを指します。

Page migration — The Linux Kernel documentation

参考）

Linuxメモリ管理の最先端を探る（1/2） − ＠IT

Group pages of related mobility together to reduce external fragmentation v28 [LWN.net]

Contiguous memory allocation for drivers [LWN.net]

A reworked contiguous memory allocator [LWN.net]

Linux memo 2020/10/17 - らるるの自宅と職場を往復する人生＠それをすてるなんてとんでもない！

https://github.com/torvalds/linux/blob/v5.4/include/linux/mmzone.h#L41-L67

/proc/buddyinfoでNormalゾーンを見ると、こんな感じになっています。

Node    0, zone   Normal, type    Unmovable    168    152     70      2      9      4      0      1      0     16     15 
Node    0, zone   Normal, type      Movable   1636    560    285    285    292     29     10      5      1      2   1001 
Node    0, zone   Normal, type  Reclaimable      3      8     23      4      3      2      0      1      1      1      0 
Node    0, zone   Normal, type   HighAtomic      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone   Normal, type          CMA      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 
Node    0, zone   Normal, type      Isolate      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0      0 

あとは、/sys/kernel/debug/extfrag/unusable_index。

$ sudo cat /sys/kernel/debug/extfrag/unusable_index
Node 0, zone      DMA 0.000 0.000 0.000 0.000 0.002 0.010 0.018 0.034 0.034 0.098 0.227 
Node 0, zone    DMA32 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.003 
Node 0, zone   Normal 0.000 0.001 0.003 0.004 0.006 0.011 0.012 0.012 0.013 0.014 0.023

こちらは、値が0.000に近づくほど利用可能なチャンクが多く、1.000に近づくほど利用可能なチャンクが少ないことを
表します。各ゾーンに対して11個の数字が並ぶのは、/proc/buddyinfoと同じ読み方でOKです。

ちなみに、/proc/buddyinfoなどで見ていた値を合計すると、freeや/proc/meminfoで見る"free"および"MemFree"の値と　　 ほぼ同じになります。

/proc/buddyinfoの実行と、ほぼ同じタイミングで取得したfree -h。

$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          7.7Gi       137Mi       7.0Gi       2.0Mi       561Mi       7.3Gi
Swap:         1.9Gi          0B       1.9Gi

同じく、/proc/meminfo。

$ cat /proc/meminfo
MemTotal:        8054428 kB
MemFree:         7338756 kB
MemAvailable:    7645824 kB
Buffers:           61396 kB
Cached:           440440 kB
SwapCached:            0 kB
Active:           407000 kB
Inactive:         135432 kB
Active(anon):      49156 kB
Inactive(anon):     1848 kB
Active(file):     357844 kB
Inactive(file):   133584 kB
Unevictable:       18464 kB
Mlocked:           18464 kB
SwapTotal:       1999868 kB
SwapFree:        1999868 kB
Dirty:               160 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:         59060 kB
Mapped:            48276 kB
Shmem:              2212 kB
KReclaimable:      73220 kB
Slab:             125560 kB
SReclaimable:      73220 kB
SUnreclaim:        52340 kB
KernelStack:        2096 kB
PageTables:         1460 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:     6027080 kB
Committed_AS:     271920 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:       10616 kB
VmallocChunk:          0 kB
Percpu:             2896 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:         0 kB
ShmemHugePages:        0 kB
ShmemPmdMapped:        0 kB
FileHugePages:         0 kB
FilePmdMapped:         0 kB
CmaTotal:              0 kB
CmaFree:               0 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
Hugetlb:               0 kB
DirectMap4k:      128876 kB
DirectMap2M:     3966976 kB
DirectMap1G:     4194304 kB

ここで、DMAゾーンの和（4KB x 1 + ... + 4MB x 3）とDMA32ゾーンの和（4kB x 3 + ... + 4MB x 745）と
Normalゾーンの和（4KB x 1831 + ... + 4MB x 1016）を合計すると、

$ cat /proc/buddyinfo 
Node 0, zone      DMA      1      0      0      1      2      1      1      0      1      1      3 
Node 0, zone    DMA32      3      3      1      1      1      0      2      3      2      3    745 
Node 0, zone   Normal   1831    712    379    292    304     35     10      7      2     19   1016

こちらの値とほぼ等しくなります。

MemFree:         7338756 kB

vmstatでも同じですね。

だいぶ走り書きな感じですが、とりあえず今回はこんなところで…。

参考

Linux メモリ断片化 (外部フラグメンテーション) の概要と解消方法 - Qiita

Linux メモリ管理 徹底入門(カーネル編) - SIerだけど技術やりたいブログ

物理メモリのフラグメント(断片化)の状態を確認する | Redhat Enterprise Linux 4