linux中free命令怎么使用

本篇內(nèi)容介紹了“l(fā)inux中free命令怎么使用”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

在linux中，free是查看內(nèi)存使用狀態(tài)的內(nèi)置命令，可以顯示包括系統(tǒng)物理內(nèi)存、虛擬內(nèi)存（swap交換分區(qū)）、共享內(nèi)存和系統(tǒng)緩存的使用情況，語法“free [選項(xiàng)]”；free命令的輸出和top命令的內(nèi)存部分非常相似。

Linux free命令：查看內(nèi)存使用狀態(tài)

free 命令用來顯示系統(tǒng)內(nèi)存狀態(tài)，包括系統(tǒng)物理內(nèi)存、虛擬內(nèi)存（swap 交換分區(qū)）、共享內(nèi)存和系統(tǒng)緩存的使用情況，其輸出和 top 命令的內(nèi)存部分非常相似。

free 命令的基本格式如下：

# free [選項(xiàng)]

表 1 羅列出了此命令常用的選項(xiàng)及各自的含義。

free 命令可以顯示系統(tǒng)中剩余及已用的物理內(nèi)存和交換內(nèi)存，以及共享內(nèi)存和被核心使用的緩沖區(qū)。

如果加上 -h 選項(xiàng)，輸出的結(jié)果會(huì)友好很多：

有時(shí)我們需要持續(xù)的觀察內(nèi)存的狀況，此時(shí)可以使用 -s 選項(xiàng)并指定間隔的秒數(shù)：

$ free -h -s 3

上面的命令每隔 3 秒輸出一次內(nèi)存的使用情況，直到你按下 ctrl + c。

由于 free 命令本身比較簡單，所以本文的重點(diǎn)會(huì)放在如何通過 free 命令了解系統(tǒng)當(dāng)前的內(nèi)存使用狀況。

輸出簡介

下面先解釋一下輸出的內(nèi)容：

• Mem 行(第二行)是內(nèi)存的使用情況。

• Swap 行(第三行)是交換空間的使用情況。

• total 列顯示系統(tǒng)總的可用物理內(nèi)存和交換空間大小。

• used 列顯示已經(jīng)被使用的物理內(nèi)存和交換空間。

• free 列顯示還有多少物理內(nèi)存和交換空間可用使用。

• shared 列顯示被共享使用的物理內(nèi)存大小。

• buff/cache 列顯示被 buffer 和 cache 使用的物理內(nèi)存大小。

• available 列顯示還可以被應(yīng)用程序使用的物理內(nèi)存大小。

我想只有在理解了一些基本概念之后，上面的輸出才能幫助我們了解系統(tǒng)的內(nèi)存狀況。

buff/cache

先來提一個(gè)問題： buffer 和 cache 應(yīng)該是兩種類型的內(nèi)存，但是 free 命令為什么會(huì)把它們放在一起呢？要回答這個(gè)問題需要我們做些準(zhǔn)備工作。讓我們先來搞清楚 buffer 與 cache 的含義。

buffer 在操作系統(tǒng)中指 buffer cache， 中文一般翻譯為 "緩沖區(qū)"。要理解緩沖區(qū)，必須明確另外兩個(gè)概念："扇區(qū)" 和 "塊"。扇區(qū)是設(shè)備的最小尋址單元，也叫 "硬扇區(qū)" 或 "設(shè)備塊"。塊是操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的最小尋址單元，也叫 "文件塊" 或 "I/O 塊"。每個(gè)塊包含一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)，但大小不能超過一個(gè)頁面，所以一個(gè)頁可以容納一個(gè)或多個(gè)內(nèi)存中的塊。當(dāng)一個(gè)塊被調(diào)入內(nèi)存時(shí)，它要存儲(chǔ)在一個(gè)緩沖區(qū)中。每個(gè)緩沖區(qū)與一個(gè)塊對(duì)應(yīng)，它相當(dāng)于是磁盤塊在內(nèi)存中的表示(下圖來自互聯(lián)網(wǎng))：

注意，buffer cache 只有塊的概念而沒有文件的概念，它只是把磁盤上的塊直接搬到內(nèi)存中而不關(guān)心塊中究竟存放的是什么格式的文件。

cache 在操作系統(tǒng)中指 page cache，中文一般翻譯為 "頁高速緩存"。頁高速緩存是內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的磁盤緩存。它主要用來減少對(duì)磁盤的 I/O 操作。具體地講，是通過把磁盤中的數(shù)據(jù)緩存到物理內(nèi)存中，把對(duì)磁盤的訪問變?yōu)閷?duì)物理內(nèi)存的訪問。頁高速緩存緩存的是內(nèi)存頁面。緩存中的頁來自對(duì)普通文件、塊設(shè)備文件(這個(gè)指的就是 buffer cache 呀)和內(nèi)存映射文件的讀寫。
頁高速緩存對(duì)普通文件的緩存我們可以這樣理解：當(dāng)內(nèi)核要讀一個(gè)文件(比如 /etc/hosts)時(shí)，它會(huì)先檢查這個(gè)文件的數(shù)據(jù)是不是已經(jīng)在頁高速緩存中了。如果在，就放棄訪問磁盤，直接從內(nèi)存中讀取。這個(gè)行為稱為緩存命中。如果數(shù)據(jù)不在緩存中，就是未命中緩存，此時(shí)內(nèi)核就要調(diào)度塊 I/O 操作從磁盤去讀取數(shù)據(jù)。然后內(nèi)核將讀來的數(shù)據(jù)放入頁高速緩存中。這種緩存的目標(biāo)是文件系統(tǒng)可以識(shí)別的文件(比如 /etc/hosts)。
頁高速緩存對(duì)塊設(shè)備文件的緩存就是我們?cè)谇懊娼榻B的 buffer cahce。因?yàn)楠?dú)立的磁盤塊通過緩沖區(qū)也被存入了頁高速緩存(緩沖區(qū)最終是由頁高速緩存來承載的)。

到這里我們應(yīng)該搞清楚了：無論是緩沖區(qū)還是頁高速緩存，它們的實(shí)現(xiàn)方式都是一樣的。緩沖區(qū)只不過是一種概念上比較特殊的頁高速緩存罷了。
那么為什么 free 命令不直接稱為 cache 而非要寫成 buff/cache？ 這是因?yàn)榫彌_區(qū)和頁高速緩存的實(shí)現(xiàn)并非天生就是統(tǒng)一的。在 linux 內(nèi)核 2.4 中才將它們統(tǒng)一。更早的內(nèi)核中有兩個(gè)獨(dú)立的磁盤緩存：頁高速緩存和緩沖區(qū)高速緩存。前者緩存頁面，后者緩存緩沖區(qū)。當(dāng)你知道了這些故事之后，輸出中列的名稱可能已經(jīng)不再重要了。

free 與 available

在 free 命令的輸出中，有一個(gè) free 列，同時(shí)還有一個(gè) available 列。這二者到底有何區(qū)別？
free 是真正尚未被使用的物理內(nèi)存數(shù)量。至于 available 就比較有意思了，它是從應(yīng)用程序的角度看到的可用內(nèi)存數(shù)量。Linux 內(nèi)核為了提升磁盤操作的性能，會(huì)消耗一部分內(nèi)存去緩存磁盤數(shù)據(jù)，就是我們介紹的 buffer 和 cache。所以對(duì)于內(nèi)核來說，buffer 和 cache 都屬于已經(jīng)被使用的內(nèi)存。當(dāng)應(yīng)用程序需要內(nèi)存時(shí)，如果沒有足夠的 free 內(nèi)存可以用，內(nèi)核就會(huì)從 buffer 和 cache 中回收內(nèi)存來滿足應(yīng)用程序的請(qǐng)求。所以從應(yīng)用程序的角度來說，available  = free + buffer + cache。請(qǐng)注意，這只是一個(gè)很理想的計(jì)算方式，實(shí)際中的數(shù)據(jù)往往有較大的誤差。

交換空間(swap space)

swap space 是磁盤上的一塊區(qū)域，可以是一個(gè)分區(qū)，也可以是一個(gè)文件。所以具體的實(shí)現(xiàn)可以是 swap 分區(qū)也可以是 swap 文件。當(dāng)系統(tǒng)物理內(nèi)存吃緊時(shí)，Linux 會(huì)將內(nèi)存中不常訪問的數(shù)據(jù)保存到 swap 上，這樣系統(tǒng)就有更多的物理內(nèi)存為各個(gè)進(jìn)程服務(wù)，而當(dāng)系統(tǒng)需要訪問 swap 上存儲(chǔ)的內(nèi)容時(shí)，再將 swap 上的數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中，這就是常說的換出和換入。交換空間可以在一定程度上緩解內(nèi)存不足的情況，但是它需要讀寫磁盤數(shù)據(jù)，所以性能不是很高。

現(xiàn)在的機(jī)器一般都不太缺內(nèi)存，如果系統(tǒng)默認(rèn)還是使用了 swap 是不是會(huì)拖累系統(tǒng)的性能？理論上是的，但實(shí)際上可能性并不是很大。并且內(nèi)核提供了一個(gè)叫做 swappiness 的參數(shù)，用于配置需要將內(nèi)存中不常用的數(shù)據(jù)移到 swap 中去的緊迫程度。這個(gè)參數(shù)的取值范圍是 0～100，0 告訴內(nèi)核盡可能的不要將內(nèi)存數(shù)據(jù)移到 swap 中，也即只有在迫不得已的情況下才這么做，而 100 告訴內(nèi)核只要有可能，盡量的將內(nèi)存中不常訪問的數(shù)據(jù)移到 swap 中。在 ubuntu 系統(tǒng)中，swappiness 的默認(rèn)值是 60。如果我們覺著內(nèi)存充足，可以在 /etc/sysctl.conf 文件中設(shè)置 swappiness：

vm.swappiness=10

如果系統(tǒng)的內(nèi)存不足，則需要根據(jù)物理內(nèi)存的大小來設(shè)置交換空間的大小。具體的策略網(wǎng)上有很豐富的資料，這里筆者不再贅述。

/proc/meminfo 文件

其實(shí) free 命令中的信息都來自于 /proc/meminfo 文件。/proc/meminfo 文件包含了更多更原始的信息，只是看起來不太直觀：

$ cat /proc/meminfo

有興趣的同學(xué)可以直接查看這個(gè)文件。

“l(fā)inux中free命令怎么使用”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！