linux物理內(nèi)存的概念是什么

這篇文章主要介紹“l(fā)inux物理內(nèi)存的概念是什么”，在日常操作中，相信很多人在linux物理內(nèi)存的概念是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”linux物理內(nèi)存的概念是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

在linux中，物理內(nèi)存是指系統(tǒng)硬件提供的內(nèi)存大小，是真實(shí)的內(nèi)存。Linux的內(nèi)存管理采取的是分頁存取機(jī)制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。

Linux中的虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存

我們都知道，直接從內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)快得多，因此更希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內(nèi)存中完成，然而內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念。

物理內(nèi)存就是系統(tǒng)硬件提供的內(nèi)存大小，是真正的內(nèi)存。相對于物理內(nèi)存，在 Linux 下還有一個虛擬內(nèi)存的概念，虛擬內(nèi)存是為了滿足物理內(nèi)存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內(nèi)存。用作虛擬內(nèi)存的磁盤空間被稱為交換空間（又稱 swap 空間）。

作為物理內(nèi)存的擴(kuò)展，Linux 會在物理內(nèi)存不足時，使用交換分區(qū)的虛擬內(nèi)存，更詳細(xì)地說，就是內(nèi)核會將暫時不用的內(nèi)存塊信息寫到交換空間，這樣一來，物理內(nèi)存得到了釋放，這塊內(nèi)存就可以用于其他目的，當(dāng)需要用到原始的內(nèi)容時，這些信息會被重新從交換空間讀入物理內(nèi)存。

Linux 的內(nèi)存管理采取的是分頁存取機(jī)制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。

要深入了解 Linux 內(nèi)存運(yùn)行機(jī)制，需要知道下面提到的幾個方面：

• 首先，Linux 系統(tǒng)會不時地進(jìn)行頁面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內(nèi)存，即使并沒有什么事情需要內(nèi)存，Linux 也會交換出暫時不用的內(nèi)存頁面，因為這樣可以大大節(jié)省等待交換所需的時間。

• 其次，Linux 進(jìn)行頁面交換是有條件的，不是所有頁面在不用時都交換到虛擬內(nèi)存，Linux 內(nèi)核根據(jù)“最近最經(jīng)常使用”算法，僅僅將一些不經(jīng)常使用的頁面文件交換到虛擬內(nèi)存。

有時我們會看到這么一個現(xiàn)象，Linux 物理內(nèi)存還有很多，但是交換空間也使用了很多，其實(shí)這并不奇怪。例如，一個占用很大內(nèi)存的進(jìn)程運(yùn)行時，需要耗費(fèi)很多內(nèi)存資源，此時就會有一些不常用頁面文件被交換到虛擬內(nèi)存中，但后來這個占用很多內(nèi)存資源的進(jìn)程結(jié)束并釋放了很多內(nèi)存時，剛才被交換出去的頁面文件并不會自動交換進(jìn)物理內(nèi)存（除非有這個必要），那么此時系統(tǒng)物理內(nèi)存就會空閑很多，同時交換空間也在被使用，就出現(xiàn)了剛才所說的現(xiàn)象了。

最后，交換空間的頁面在使用時會首先被交換到物理內(nèi)存，如果此時沒有足夠的物理內(nèi)存來容納這些頁面，它們又會被馬上交換出去，如此一來，虛擬內(nèi)存中可能沒有足夠的空間來存儲這些交換頁面，最終會導(dǎo)致 Linux 出現(xiàn)假死機(jī)、服務(wù)異常等問題。Linux 雖然可以在一段時間內(nèi)自行恢復(fù)，但是恢復(fù)后的系統(tǒng)己經(jīng)基本不可用了。

因此，合理規(guī)劃和設(shè)計 Linux 內(nèi)存的使用是非常重要的，關(guān)于物理內(nèi)存和交換空間的大小設(shè)置問題，取決于實(shí)際所用的硬盤大小，但大致遵循這樣一個基本原則：

• 如果內(nèi)存較?。ǜ鶕?jù)經(jīng)驗，物理內(nèi)存小于 4GB），一般設(shè)置 swap 分區(qū)大小為內(nèi)存的 2 倍；

• 如果物理內(nèi)存大于 4GB，而小于 16GB，可以設(shè)置 swap 分區(qū)大小等于物理內(nèi)存；

• 如果內(nèi)存大小在 16GB 以上，可以設(shè)置 swap 為 0，但并不建議這么做，因為設(shè)置一定大小的 swap 分區(qū)是有一定作用的。

Linux系統(tǒng)查看內(nèi)存使用情況

Windows及帶有GUI的Linux操作系統(tǒng)中，我們通?？梢允褂肬I查看系統(tǒng)內(nèi)存及空間使用情況，但是對于開發(fā)或者運(yùn)維人員來說，經(jīng)常要工作在沒有GUI的Linux的服務(wù)器，命令行能比GUI提供更多功能和靈活性。

特別當(dāng)我們的系統(tǒng)中某個應(yīng)用程序異常，或者系統(tǒng)占用異常，抑或linux開發(fā)需要內(nèi)存裁剪時，我們就要了解下系統(tǒng)內(nèi)存及空間使用情況，就需要掌握幾個常用的查看工具。

常用命令

• 查看內(nèi)存使用情況：free

• 顯示進(jìn)程信息（包括CPU、內(nèi)存使用等信息）：top、ps

• 查看驅(qū)動占用內(nèi)存：lsmod

1 查看系統(tǒng)內(nèi)存free

free命令可以顯示當(dāng)前系統(tǒng)未使用的和已使用的內(nèi)存大小，還可以顯示被內(nèi)核使用的內(nèi)存緩沖區(qū)。在終端中輸入free（參數(shù)稍后說明）可以看到我們服務(wù)器內(nèi)存情況，如下：

1.1詳細(xì)說明如下：

Mem: 內(nèi)存的使用信息
Swap: 交換空間的使用信息

total:總計物理內(nèi)存的大小。
used:已使用物理內(nèi)存。
free:可用物理內(nèi)存。
shared:多個進(jìn)程共享的內(nèi)存總額。
buffers/cached:緩存緩沖使用物理內(nèi)存大小。
available:還可以被應(yīng)用程序使用的物理內(nèi)存大小。

1.2 各物理內(nèi)存之間的關(guān)系

total = used + free + buffer/cache
avaiable = free + buffer/cache(一般來說是這樣，個人電腦是這樣，但服務(wù)器或者公共云普通用戶有部分buffer/cache是用不了的就會有avaiable < free + buffer/cache)

1.3 free與available的區(qū)別

free是正在未被使用的內(nèi)存
available是應(yīng)用程序認(rèn)為可用的內(nèi)存
Linux為了提升讀寫性能，消耗一部分內(nèi)存資源作為緩存或者緩沖內(nèi)存，在內(nèi)核看來這部分buffer/cache屬于已被使用的內(nèi)存；在應(yīng)用程序申請內(nèi)存，而free內(nèi)存不夠時，就會讓內(nèi)核回收buffer和cache來滿足應(yīng)用程序的內(nèi)存需求。

1.4buff和cache的區(qū)別

buffers和cache是有一定區(qū)別的：

• A buffer is something that has yet to be “written” to disk.　　—buffer 寫緩存，數(shù)據(jù)存儲時，先保存到磁盤緩沖區(qū)，然后再寫入到永久空間

• A cache is something that has been “reed” from the disk adn stored for later use. --cache 讀緩存，數(shù)據(jù)從磁盤讀出后，暫留在緩沖區(qū)，預(yù)備程序接下來的使用。

1.5 free參數(shù)說明

free命令下顯示的單位是k，可以在free后面加上-m（即free -m）顯示單位為Mb，如下圖：

可以通過free --help查看free的詳細(xì)命令：

通過free -h可以自動匹配適合人閱讀習(xí)慣的單位，其中h是humanity之意。

ps:
第3行swap為交換分區(qū)，類似windows系統(tǒng)中的虛擬內(nèi)存，當(dāng)內(nèi)存不足的時候，把一部分硬盤空間虛擬成內(nèi)存使用,從而解決內(nèi)存容量不足的情況。

2 查看進(jìn)程占用內(nèi)存

• top命令可以實(shí)時動態(tài)地查看系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況，是一個綜合了多方信息監(jiān)測系統(tǒng)性能和運(yùn)行信息的實(shí)用工具。通過top命令可以有效的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的缺陷出在哪里，如內(nèi)存不夠、CPU處理能力不夠、IO讀寫過高等。通過top命令所提供的互動式界面，用熱鍵可以管理。
  相關(guān)語法：top -X

-b：以批處理模式操作；
-c：顯示完整的治命令；
-d：屏幕刷新間隔時間；
-I：忽略失效過程；
-s：保密模式；
-S：累積模式；
-i<時間>：設(shè)置間隔時間；
-u<用戶名>：指定用戶名；
-p<進(jìn)程號>：指定進(jìn)程；
-n<次數(shù)>：循環(huán)顯示的次數(shù)。

• 在top命令執(zhí)行過程中可以使用的一些交互命令。這些命令都是單字母的，如果在命令行中使用了-s選項， 其中一些命令可能會被屏蔽。交互命令如下：

h：顯示幫助畫面，給出一些簡短的命令總結(jié)說明；
k：終止一個進(jìn)程；
i：忽略閑置和僵死進(jìn)程，這是一個開關(guān)式命令；
q：退出程序；
r：重新安排一個進(jìn)程的優(yōu)先級別；
S：切換到累計模式；
s：改變兩次刷新之間的延遲時間（單位為s），如果有小數(shù)，就換算成ms。輸入0值則系統(tǒng)將不斷刷新，默認(rèn)值是5s；
f或者F：從當(dāng)前顯示中添加或者刪除項目；
o或者O：改變顯示項目的順序；
l：切換顯示平均負(fù)載和啟動時間信息；
m：切換顯示內(nèi)存信息；
t：切換顯示進(jìn)程和CPU狀態(tài)信息；
c：切換顯示命令名稱和完整命令行；
M：根據(jù)駐留內(nèi)存大小進(jìn)行排序；
P：根據(jù)CPU使用百分比大小進(jìn)行排序；
T：根據(jù)時間/累計時間進(jìn)行排序；
w：將當(dāng)前設(shè)置寫入~/.toprc文件中。

• 直接在終端中輸入top指令，可以看到如下界面

2.1 top命令的第一到第五行的詳細(xì)說明如下：

top - 10:14:31 當(dāng)前系統(tǒng)時間
up 3 days, 22:36 系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了3天22h46min
1 users 共有1個用戶為登錄狀態(tài)
load average: 0.57, 0.74, 0.65 系統(tǒng)負(fù)載，即任務(wù)隊列的平均長度，load average后面的三個數(shù)字分別表示距離現(xiàn)在一分鐘，五分鐘，十五分鐘的負(fù)載情況。
注意：load average數(shù)據(jù)是每隔5秒鐘檢查一次活躍的進(jìn)程數(shù)，然后按特定算法計算出的數(shù)值。如果這個數(shù)除以邏輯CPU的數(shù)量，結(jié)果高于5的時候就表明系統(tǒng)在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)了。

Tasks: 322 total 總進(jìn)程數(shù)
2 running 正在運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)
320 sleeping 睡眠的進(jìn)程數(shù)
0 stopped 停止的進(jìn)程數(shù)
0 zombie 凍結(jié)進(jìn)程數(shù)
%Cpu(s): 2.7 us, 用戶空間占用CPU百分比（用戶態(tài)使用CPU占比）
2.7 sy 內(nèi)核空間占用CPU百分比 （系統(tǒng)態(tài)使用CPU占比）
0.0 ni 用做nice加權(quán)的進(jìn)程分配的用戶態(tài)cpu時間比
94.0 id 空閑的cpu時間比
0.0 wa IO wait ，cpu等待磁盤寫入完成時間
0.0 hi Hardware IRQ，硬中斷消耗時間
0.0 si Software IRQ，軟中斷消耗時間
0.7 st 被hypervisor（管理程序，一般為服務(wù)器或者虛擬機(jī)）偷取時間
MiB Mem : 11995.2 total 物理內(nèi)存總量，單位：Mb
360.9 free 空閑內(nèi)存總量
6766.0 used 使用的物理內(nèi)存總量，此處需要注意的是：used實(shí)際指的是現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)核控制的內(nèi)存數(shù)，空閑內(nèi)存總量（free）是內(nèi)核還未納入其管控范圍的數(shù)量。納入內(nèi)核管理的內(nèi)存不見得都在使用中，還包括過去使用過的現(xiàn)在可以被重復(fù)利用的內(nèi)存，內(nèi)核并不把這些可被重新使用的內(nèi)存交還到free中去，因此在linux上free內(nèi)存會越來越少，但不用為此擔(dān)心。
4868.3+buff/cache 用作內(nèi)核緩存的內(nèi)存量
MiB Swap: 7680.0 total 交換區(qū)總量
7433.1 free 空閑交換區(qū)總量
246.9 used 使用的交換區(qū)總量
3665.4 avail Mem 在不交換的情況下，對啟動新應(yīng)用程序可用內(nèi)存的估計
（網(wǎng)上也有說法是交換區(qū)的可用容量）
top命令第六行為空。
top命令第七行是各個進(jìn)程的監(jiān)控：

從左到右依次為：

PID — 進(jìn)程id
USER — 進(jìn)程所有者
PR — 進(jìn)程優(yōu)先級
NI — nice值。負(fù)值表示高優(yōu)先級，正值表示低優(yōu)先級
VIRT — 進(jìn)程使用的虛擬內(nèi)存總量，單位kb。VIRT=SWAP+RES
RES — 進(jìn)程使用的、未被換出的物理內(nèi)存大小，單位kb。RES=CODE+DATA
SHR — 共享內(nèi)存大小，單位kb
S — 進(jìn)程狀態(tài)。D=不可中斷的睡眠狀態(tài) R=運(yùn)行 S=睡眠 T=跟蹤/停止 Z=僵尸進(jìn)程
%CPU — 上次更新到現(xiàn)在的CPU時間占用百分比
%MEM — 進(jìn)程使用的物理內(nèi)存百分比
TIME+ — 進(jìn)程使用的CPU時間總計，單位1/100秒
COMMAND — 進(jìn)程名稱（命令名/命令行）

需要注意的是，此界面顯示的并不是所有進(jìn)程，由于頁面顯示限制僅僅顯示了這幾行，我們可以通過top -b -n 1查看系統(tǒng)的所有進(jìn)程的快照。

3查看內(nèi)核占用內(nèi)存

命令：cat /proc/meminfo

注：initrd和初始化代碼init在引導(dǎo)完成之后會被釋放掉，所以最終的內(nèi)核可管理內(nèi)存(total)會比dmesg顯示的available更多一點(diǎn)，相應(yīng)的源代碼可參見： free_initrd_mem() 和 free_initmem()。
優(yōu)化可以主要從優(yōu)化保留內(nèi)存和優(yōu)化used內(nèi)存兩個方面進(jìn)行，具體的需要結(jié)合代碼。
查看磁盤命令比較多，最常用的為: df -lh 命令

4 lsmod查看驅(qū)動占用內(nèi)存

命令：lsmod

• 功能：
  列出已加載的模塊，以友好的方式顯示/proc/modules的內(nèi)容

• 格式：
  第一列：Module表示模塊的名稱，如sysDebug
  第二列：Size表示模塊大小，單位：byte
  第三列：Used 表示依賴的模塊個數(shù)
  第四列：by表示依賴的模塊內(nèi)容

• 示例：
  lsmod|grep -i ext3 //查看當(dāng)前系統(tǒng)是否加載ext3驅(qū)動模塊

到此，關(guān)于“l(fā)inux物理內(nèi)存的概念是什么”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！