Linux 內存講解

Linux上的free命令詳解

　　解釋一下Linux上free命令的輸出。

　　下面是free的運行結果，一共有4行。爲了方便說明，我加上了列號。這樣能夠把free的輸出當作一個二維數組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的輸出一共有四行，第四行爲交換區的信息，分別是交換的總量（total），使用量（used）和有多少空閒的交換區（free），這個比較清楚，不說太多。

　　free輸出地第二行和第三行是比較讓人迷惑的。這兩行都是說明內存使用狀況的。第一列是總量（total），第二列是使用量（used），第三列是可用量（free）。

　　第一行的輸出時從操做系統（OS）來看的。也就是說，從OS的角度來看，計算機上一共有:

  ● 24677460KB（缺省時free的單位爲KB）物理內存，即FO[2][1]；

  ● 在這些物理內存中有23276064KB（即FO[2][2]）被使用了；

  ● 還用1401396KB（即FO[2][3]）是可用的；

這裏獲得第一個等式：

  ● FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

FO[2][4]表示被幾個進程共享的內存的，如今已經deprecated，其值老是0（固然在一些系統上也可能不是0，主要取決於free命令是怎麼實現的）。

FO[2][5]表示被OS buffer住的內存。FO[2][6]表示被OS cache的內存。在有些時候buffer和cache這兩個詞常常混用。不過在一些比較低層的軟件裏是要區分這兩個詞的，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.

也就是說buffer是用於存放要輸出到disk（塊設備）的數據的，而cache是存放從disk上讀出的數據。這兩者是爲了提升IO性能的，並由OS管理。

Linux和其餘成熟的操做系統（例如windows），爲了提升IO read的性能，老是要多cache一些數據，這也就是爲何FO[2][6]（cached memory）比較大，而FO[2][3]比較小的緣由。咱們能夠作一個簡單的測試:

  1. 釋放掉被系統cache佔用的數據；

echo 3>/proc/sysm/drop_caches

 

  2. 讀一個大文件，並記錄時間；

  3. 關閉該文件；

  4. 重讀這個大文件，並記錄時間；

第二次讀應該比第一次快不少。原來我作過一個BerkeleyDB的讀操做，大概要讀5G的文件，幾千萬條記錄。在個人環境上，第二次讀比第一次大概能夠快9倍左右。

　　free輸出的第二行是從一個應用程序的角度看系統內存的使用狀況。

  ● 對於FO[3][2]，即-buffers/cache，表示一個應用程序認爲系統被用掉多少內存；

  ● 對於FO[3][3]，即+buffers/cache，表示一個應用程序認爲系統還有多少內存；

由於被系統cache和buffer佔用的內存能夠被快速回收，因此一般FO[3][3]比FO[2][3]會大不少。

這裏還用兩個等式：

  ● FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]

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

這兩者都不難理解。

　　free命令由procps.*.rpm提供（在Redhat系列的OS上）。free命令的全部輸出值都是從/proc/meminfo中讀出的。

在系統上可能有meminfo(2)這個函數，它就是爲了解析/proc/meminfo的。procps這個包本身實現了meminfo()這個函數。能夠下載一個procps的tar包看看具體實現，如今最新版式3.2.8。