Linux中的free命令

Linux中的free命令
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] = 15402628 FO[3][2] = 12033012
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:
15402628KB（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15318812KB（即FO[2][2]）被使⽤了；
还⽤83816KB（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]表⽰被⼏个进程共享的内存的，现在已经deprecated，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]表⽰被OS buffer住的内存。

FO[2][6]表⽰被OS cache的内存。

在有些时候buffer和cache这两个词经常混⽤。

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]⽐较⼩的原因。

我们可以做⼀个简单的测试:
1.释放掉被系统cache占⽤的数据；
echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches
2.读⼀个⼤⽂件，并记录时间；
3.关闭该⽂件；
4.重读这个⼤⽂件，并记录时间；
第⼆次读应该⽐第⼀次快很多。

原来我做过⼀个BerkeleyDB的读操作，⼤概要读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概可以快9倍左右。

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，表⽰⼀个应⽤程序认为系统被⽤掉多少内存；
对于FO[3][3]，即+buffers/cache，表⽰⼀个应⽤程序认为系统还有多少内存；
因为被系统cache和buffer占⽤的内存可以被快速回收，所以通常FO[3][3]⽐FO[2][3]会⼤很多。

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]
这⼆者都不难理解。

free命令由procps.*.rpm提供（在Redhat系列的OS上）。

free命令的所有输出值都是从/proc/meminfo中读出的。

在系统上可能有meminfo(2)这个函数，它就是为了解析/proc/meminfo的。

procps这个包⾃⼰实现了meminfo()这个函数。

可以下载⼀个procps的tar包看看具体实现，现在最新版式3.2.8。

前段时间有个项⽬的⽤C写的，性能测试时发现内存泄露问题。

关于怎么观察内存使⽤问题，free是很好⽤的⼀个命令。

bash-3.00$ free
total used free shared buffers cached
Mem: 1572988 1509260 63728 0 62800 277888
-/+ buffers/cache: 1168572 404416
Swap: 2096472 16628 2079844
Mem：表⽰物理内存统计
-/+ buffers/cached：表⽰物理内存的缓存统计
Swap：表⽰硬盘上交换分区的使⽤情况，这⾥我们不去关⼼。

系统的总物理内存：255268Kb（256M），但系统当前真正可⽤的内存b并不是第⼀⾏free 标记的 16936Kb，它仅代表未被分配的内存。

第1⾏ Mem： total：表⽰物理内存总量。

used：表⽰总计分配给缓存（包含buffers 与cache ）使⽤的数量，但其中可能部分缓存并未实际使⽤。

free：未被分配的内存。

shared：共享内存，⼀般系统不会⽤到，这⾥也不讨论。

buffers：系统分配但未被使⽤的buffers 数量。

cached：系统分配但未被使⽤的cache 数量。

buffer 与cache 的区别见后⾯。

total = used + free 第2⾏ -/+ buffers/cached： used：也就是第⼀⾏中的used - buffers-cached 也是实际使⽤的内存总量。

free：未被使⽤的buffers 与cache 和未被分配的内存之和，这就是系统当前实际可⽤内存。

free 2= buffers1 + cached1 + free1 //free2为第⼆⾏、buffers1等为第⼀⾏
buffer 与cache 的区别
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 第3⾏：第三⾏所指的是从应⽤程序⾓度来看，对于应⽤程序来说，buffers/cached 是等于可⽤的，因为buffer/cached是为了提⾼⽂件读取的性能，当应⽤程序需在⽤到内存的时候，buffer/cached会很快地被回收。

所以从应⽤程序的⾓度来说，可⽤内存=系统free memory+buffers+cached.
接下来解释什么时候内存会被交换，以及按什么⽅交换。

当可⽤内存少于额定值的时候，就会开会进⾏交换.
如何看额定值（RHEL4.0）：
#cat /proc/meminfo
交换将通过三个途径来减少系统中使⽤的物理页⾯的个数：
1.减少缓冲与页⾯cache的⼤⼩，
2.将系统V类型的内存页⾯交换出去，
3.换出或者丢弃页⾯。

(Application 占⽤的内存页，也就是物理内存不⾜）。

事实上，少量地使⽤swap是不是影响到系统性能的。

下⾯是buffers与cached的区别。

buffers是指⽤来给块设备做的缓冲⼤⼩，他只记录⽂件系统的metadata以及 tracking in-flight pages.
cached是⽤来给⽂件做缓冲。

那就是说：buffers是⽤来存储，⽬录⾥⾯有什么内容，权限等等。

⽽cached直接⽤来记忆我们打开的⽂件，如果你想知道他是不是真的⽣效，你可以试⼀下，先后执⾏两次命令#man X ,你就可以明显的感觉到第⼆次的开打的速度快很多。

实验：在⼀台没有什么应⽤的机器上做会看得⽐较明显。

记得实验只能做⼀次，如果想多做请换⼀个⽂件名。

#free
#man X
#free
#man X
#free
你可以先后⽐较⼀下free后显⽰buffers的⼤⼩。

另⼀个实验：
#free
#ls /dev
#free
你⽐较⼀下两个的⼤⼩，当然这个buffers随时都在增加，但你有ls过的话，增加的速度会变得快，这个就是buffers/chached的区别。

因为Linux将你暂时不使⽤的内存作为⽂件和数据缓存，以提⾼系统性能，当你需要这些内存时，系统会⾃动释放（不像windows那样，即使你有很多空闲内存,他也要访问⼀下磁盘中的pagefiles）
使⽤free命令
将used的值减去 buffer和cache的值就是你当前真实内存使⽤ ————– 对操作系统来讲是Mem的参数.buffers/cached 都是属于被使⽤,所以它认为free只有16936.
对应⽤程序来讲是(-/+ buffers/cach).buffers/cached 是等同可⽤的，因为buffer/cached是为了提⾼程序执⾏的性能，当程序使⽤内存
时，buffer/cached会很快地被使⽤。

所以,以应⽤来看看,以(-/+ buffers/cache)的free和used为主.所以我们看这个就好了.另外告诉⼤家⼀些常识.Linux为了提⾼磁盘和内存存取效率, Linux做了很多精⼼的设计, 除了对dentry进⾏缓存(⽤于 VFS,加速⽂件路径名到inode的转换), 还采取了两种主要Cache⽅式：Buffer Cache和Page Cache。

前者针对磁盘块的读写，后者针对⽂件inode的读写。

这些Cache能有效缩短了
I/O系统调⽤(⽐如read,write,getdents)的时间。

记住内存是拿来⽤的,不是拿来看的.不象windows,⽆论你的真实物理内存有多少,他都要拿硬盘交换⽂件来读.这也就是windows为什么常常提⽰虚拟空间不⾜的原因.你们想想,多⽆聊,在内存还有⼤部分的时候,拿出⼀部分硬盘空间来充当内存.硬盘怎么会快过内存.所以我们看linux,只要不⽤swap的交换空间,就不⽤担⼼⾃⼰的内存太少.如果常常swap⽤很多,可能你就要考虑加物理内存了.这也是linux看内存是否够⽤的标准哦.
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语 法： free [-bkmotV][-s <间隔秒数>]
补充说明：free指令会显⽰内存的使⽤情况，包括实体内存，虚拟的交换⽂件内存，共享内存区段，以及系统核⼼使⽤的缓冲区等。

参 数：
-b 以Byte为单位显⽰内存使⽤情况。

-k 以KB为单位显⽰内存使⽤情况。

-m 以MB为单位显⽰内存使⽤情况。

-o 不显⽰缓冲区调节列。

-s<间隔秒数> 持续观察内存使⽤状况。

-t 显⽰内存总和列。

-V 显⽰版本信息。