free命令详解

• free命令显示系统内存的使用情况，包括物理内存，交换内存（swap）和内核缓冲区内存

[root@lhf iftop-0.17]# free -h -s 3
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           977M        126M        613M        6.3M        237M        689M
Swap:          2.0G        580K        2.0G

• Mem 行（第二行）内存的使用情况

• Swap行（第三行）交换分区的使用情况

• total 列显示系统总的可用物理内存和交换空间大小

• usrd 列显示已经被使用的物理内存和交换空间

• free 列显示还有多少物理内存和交换空间可使用

• shared 列显示被共享使用的物理内存大小。

• buff/cache 使用的物理内存大小

• available 列显示还可以被应用程序使用的物理内存大小。

buff/cache

• buffer和cache应该是两种类型的内存，但是free为什么要把他们发在一起那？

buffer

buffer在操作系统中指buffer cache ，中文一般翻译为“缓冲区”，要理解缓冲区，必须明确另外两个概念：“扇区”和“块”，扇区是设备的最小寻址单位，也叫“硬扇区”或“设备块”。块是操作系统中文件系统的最小寻址单位，也叫“文件块”或I/O块。

• 每一个块包含一个或多个扇区，

但是大小不能超过一个页面，所以一个页可以容纳一个或多个内存中的块，

当一个块调入内存是，他要存储在一个缓冲区中，每个缓冲区中，每个缓冲区与一个块对应，他相当于磁盘块在内存中的显示。

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• buffer cache 只用块的概念没有文件的概念，他只是吧磁盘上的块直接搬到内存中而不关心块究竟存放的是什么格式的文件

cache

• cache 在操作系统中指page cahce ，“页高速缓存”，页高速缓存是内核实现的磁盘缓存，它只用用来减少对磁盘I/O 操作，具体来讲，是通过吧磁盘的数据缓存到物理内存中，把对磁盘的访问变成对物理内存的访问，页高速缓存缓存的是内存页面。缓存中的页来自普通文件，块设备文件（这个指的是buffer cache ） 和内存文件的读写
• 页高速缓存对普通文件的缓存我们可以理解：当内核要读一个文件（不如/etc/hosts/）时，他要先检查这个文件的数据是不是已经在页高速缓存中了，如果在，就放弃访问磁盘，直接从内存中读取。这个行为称为缓存命中，如果数据不再缓存中，就是未命中缓存，此时内核就要调度块I/O操作从磁盘中读取数据，然而内核讲读来的数据放在页高速缓存中，这种缓存的目标是文件系统可以识别的文件（比如/etc/hosts）
• 页高速缓存对块设备文件的缓存就是buffer cache，因为独立的磁盘块通过缓冲区页被存入页高速缓存（缓冲区最终是有页高速缓存来承载的）

• 无论是缓存区还是页高速缓存，它们的实现方式都是一样的，缓冲区只不过是一种概念上比较特殊的页高速缓存罢了。
• free 命令不直接称为 cache 而非要写成 buff/cache？ 这是因为缓冲区和页高速缓存的实现并非天生就是统一的。在 linux 内核 2.4 中才将它们统一。更早的内核中有两个独立的磁盘缓存：页高速缓存和缓冲区高速缓存。前者缓存页面，后者缓存缓冲区。当你知道了这些故事之后，输出中列的名称可能已经不再重要了。

free 与available

• free 是真正尚未被使用的物理内存数量。
• available ，是从应用程序的角度看到的可用的内存数量。
• linux内核为了提高磁盘操作性能，会消耗一部分内存去缓存磁盘数据，就是我们介绍的buffer 和cache ，所以对内核来说，buffer 和cache 都属于被使用的内存，当应用程序需要内存时，如果没有足够的free内存可以用，内核就会从buffer 和cache 中回收内存来满足应用程序的请求。
• 所以应用程序的角度来说

available = free + buffer + cache

(swap space)交换空间

• swap space 是磁盘的一块区域，可以是一个分区，也可以使一个文件。所以具体的实现可以是swap分区也可以说swap文件。当系统物理内存吃紧时，linux会将内存中不常访问的数据保存到swap上，这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务，而当系统需要访问swap上的存储的内容时，再将swap 上的数据加载到内存中，就是常说的换入和换出，交换分区可以在一定程度上缓解内存不足的情况，但是它读写磁盘数据，所以性能不高。