Linux之free命令内存管理功能使用及案例

Linux之free命令内存管理功能使用及案例

测试用例1：

[root@iZ25ja2kaemZ ~]# free –help

free: invalid option — –

usage: free [-b|-k|-m|-g] [-l] [-o] [-t] [-s delay] [-c count] [-V]

-b,-k,-m,-g show output in bytes, KB, MB, or GB

-l show detailed low and high memory statistics

-o use old format (no -/+buffers/cache line)

-t display total for RAM + swap

-s update every [delay] seconds

-c update [count] times

-V display version information and exit

[root@iZ25ja2kaemZ ~]# free -m

total       used       free     shared    buffers     cached

Mem:           994        682        311          0         70        420

-/+ buffers/cache:        191        802

Swap:            0          0          0

测试用例2：[root@iZ25ja2kaemZ ~]# free

total       used       free     shared    buffers     cached

Mem:       1018600     947520      71080          0     208708     459460

-/+ buffers/cache:     279352     739248

Swap:            0          0          0

测试用例3：[root@iZ25ja2kaemZ ~]# free -m    #获取以兆字节为单位的结果

total       used       free     shared    buffers     cached

Mem:           994        925         69          0        203        448

-/+ buffers/cache:        272        721

Swap:            0          0          0

free相关原理介绍：

Linux上的free命令详解

解释一下Linux上free命令的输出。

下面是free的运行结果，一共有4行。为了方便说明，我加上了列号。这样可以把free的输出看成一个二维数组FO(Free Output)。例如：

FO[2][1] = 24677460

FO[3][2] = 10321516

1          2          3          4          5          6

1              total       used       free     shared    buffers     cached

2 Mem:      24677460   23276064    1401396          0     870540   12084008

3 -/+ buffers/cache:   10321516   14355944

4 Swap:     25151484     224188   24927296

free的输出一共有四行，第四行为交换区的信息，分别是交换的总量（total），使用量（used）和有多少空闲的交换区（free），这个比较清楚，不说太多。

free输出地第二行和第三行是比较让人迷惑的。这两行都是说明内存使用情况的。第一列是总量（total），第二列是使用量（used），第三列是可用量（free）。

第一行的输出时从操作系统（OS）来看的。也就是说，从OS的角度来看，计算机上一共有:

24677460KB（缺省时free的单位为KB）物理内存，即FO[2][1]；

在这些物理内存中有23276064KB（即FO[2][2]）被使用了；

还用1401396KB（即FO[2][3]）是可用的；

这里得到第一个等式：

FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

FO[2][4]表明被几个进程共享的内存的，目前已经deprecated（不赞成使用），其值总是0（当然在一些系统上也可能不是0，主要取决于free命令是怎么实现的）。

FO[2][5]表明被OS buffer住的内存。FO[2][6]表明被OS cache的内存。在有些时候buffer和cache这两个词常常混用。不过在一些比较低层的软件里是要区分这两个词的，看老外的洋文:

A buffer is something that has yet to be “written” to disk.

A cache is something that has been “read” from the disk and stored for later use.

也就是说buffer是用于存放要输出到disk（块设备）的数据的，而cache是存放从disk上读出的数据。这二者是为了提高IO性能的，并由OS管理。

Linux和其他成熟的操作系统（例如windows），为了提高IO read的性能，总是要多cache一些数据，这也就是为什么FO[2][6]（cached memory）比较大，而FO[2][3]比较小的缘由。我们可以做一个简单的测试:

释放掉被系统cache占用的数据；

echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches

读一个大文件，并记录时间；

关闭该文件；

重读这个大文件，并记录时间；

第二次读应该比第一次快许多。原来我做过一个BerkeleyDB的读操作，大致要读5G的文件，几千万条记录。在我的环境上，第二次读比第一次大致可以快9倍左右。

free输出的第一行是从内存空间物理占用角度来分析系统内存的使用情况

free输出的第二行是从一个应用程序的角度看系统内存的使用情况。

对于FO[3][2]，即-buffers/cache，表明一个应用程序认为系统被用掉多少内存； （也就是第二行的used减去，参见后面公式FO[3][2] = FO[2][2] – FO[2][5] – FO[2][6] ，可见在2,3行同一列。）

对于FO[3][3]，即+buffers/cache，表明一个应用程序认为系统还有多少内存； （也就是第二行的free加上，参见后面公式FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]。可见在2,3行同一列。）

由于被系统cache和buffer占用的内存可以被快速回收，所以一般FO[3][3]比FO[2][3]会大许多

这里还用两个等式：

FO[3][2] = FO[2][2] – FO[2][5] – FO[2][6]

FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]