每天一個Linux指令(42)：free

free可以顯示Linux系統中空閑的，已用的實體記憶體，swap記憶體，被核心使用的buffer等。

1. 指令格式

2. 指令功能

顯示系統使用的和空閑的記憶體情況，包括實體記憶體、互動區記憶體(swap)和核心緩沖區記憶體。共享記憶體被忽略。

3. 指令參數

-b，以Byte為機關顯示記憶體使用情況

-k，以KB為機關顯示記憶體使用情況

-m，以MB為機關顯示記憶體使用情況

-g，以GB為機關顯示記憶體使用情況

-o，不顯示緩沖區調節列

-s <間隔秒數>，持續觀察記憶體使用狀況

-t，顯示記憶體總和列

-V，顯示版本資訊

4. 使用執行個體

例一：顯示記憶體使用情況

指令：

free

free -g

free -m
           

# free
        total    used       free     shared    buffers     cached
Mem:                     
-/+ buffers/cache:      
Swap:            

# free -g
          total      used    free     shared    buffers     cached
Mem:                                                  
-/+ buffers/cache:         
Swap:                     

# free -m
          total      used    free     shared    buffers     cached
Mem:                                      
(-/+ buffers/cache):       
Swap:                  
           

• 說明

  total，總計實體記憶體的大小

  used，已使用多大

  free，可用有多少

  Shared，多個程序共享的記憶體總額

  Buffers/cached，磁盤緩存的大小

  (-/+ buffers/cached)，used:已使用多大；free:可用有多少

  Swap是交換分區的，也就是我們通常所說的虛拟記憶體

• 差別

  鍵入free指令，顯示第一行mem的used/free，與第三行(-/+ buffers/cache) used/free的差別在于使用角度的不同。

  第一行是從系統的角度來看。因為對于系統，buffers/cached 都是屬于被使用，是以它的可用記憶體是2098428KB，已用記憶體是30841684KB，其中包括系統核心使用的，使用者使用的，buffers，cached，四者之和等于已用記憶體。

  第三行是從應用程式的角度來看。對于應用程式來說，buffers/cached 是可用的，因為buffer/cached是為了提高檔案讀取的性能，當應用程式需要用到記憶體時，buffer/cached會很快地被回收。是以，從應用程式的角度來說，可用記憶體=系統free memory+buffers+cached，如本機情況的可用記憶體為：18007156=2098428KB+4545340KB+11363424KB

• 記憶體什麼時候會被交換，按什麼方式交換

  當可用值小于額定值時，記憶體就會開始進行交換。使用指令

  cat /proc/meminfo

  檢視記憶體額定值

# cat /proc/meminfo

MemTotal:      kB
MemFree:        kB
Buffers:        kB
Cached:        kB
SwapCached:     kB
Active:        kB
Inactive:       kB
HighTotal:            kB
HighFree:             kB
LowTotal:      kB
LowFree:        kB
SwapTotal:     kB
SwapFree:      kB
Dirty:              kB
Writeback:            kB
AnonPages:     kB
Mapped:           kB
Slab:            kB
PageTables:       kB
NFS_Unstable:         kB
Bounce:               kB
CommitLimit:   kB
Committed_AS:  kB
VmallocTotal:  kB
VmallocUsed:     kB
VmallocChunk:  kB
HugePages_Total:     HugePages_Free:      HugePages_Rsvd:      Hugepagesize:      kB
           

交換将通過三個途徑來減少系統中使用的實體頁面的個數：減少緩沖與頁面cache的大小；将系統V類型的記憶體頁面交換出去；換出或者丢棄頁面(Application 占用的記憶體頁，也就是實體記憶體不足）。

事實上，少量使用swap是不會影響系統性能的。

• buffers和cached都是緩存，兩者有什麼差別呢？

為了提高磁盤存取效率，Linux做了一些精心的設計，除了對dentry進行緩存(用于VFS，加速檔案路徑名到inode的轉換)，還采取了兩種主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache。前者針對磁盤塊的讀寫，後者針對檔案inode的讀寫。這些Cache有效縮短了系統I/O調用(比如read，write，getdents)的時間。

磁盤的操作有邏輯級（檔案系統）和實體級（磁盤塊），這兩種Cache就是分别緩存邏輯和實體級資料的。Page Cache實際上是針對檔案系統的，是檔案的緩存，在檔案層面上的資料會緩存到Page Cache。檔案的邏輯層需要映射到實際的實體磁盤，這種映射關系由檔案系統來完成。當Page Cache的資料需要重新整理時，就把資料交給Buffer Cache，因為Buffer Cache就是緩存磁盤塊的。但是這種處理在2.6版本的核心之後就變的很簡單了，沒有真正意義上的cache操作。

Buffer Cache是針對磁盤塊的緩存，也就是在沒有檔案系統的情況下，直接對磁盤進行操作的資料會緩存到Buffer Cache中，例如，檔案系統的中繼資料都會緩存到Buffer Cache中。

簡單說來，Page Cache用來緩存檔案資料，Buffer Cache用來緩存磁盤資料。在有檔案系統的情況下，對檔案操作，資料會緩存到Page Cache，如果直接采用dd等工具對磁盤進行讀寫，那麼資料會緩存到Buffer Cache。

是以我們看linux，隻要swap值不是很大，就不用擔心自己的記憶體太少。如果swap用很多，那麼你就要考慮加實體記憶體了，這也是linux系統檢視記憶體是否夠用的标準。

如果是應用伺服器的話，一般隻看第二行+buffers/cache，即對應用程式來說，如果free的記憶體太少了，也該考慮優化程式或加記憶體了。

例二：以總和的形式顯示記憶體的使用資訊

指令：

free -t

#  free -t 
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:                              
-/+ buffers/cache:      Swap:            Total:          
           

例三：周期性地查詢記憶體使用資訊

指令：

free -s 10

#  free -s 10
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:                              
-/+ buffers/cache:      Swap:            
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:                              
-/+ buffers/cache:      Swap:            
           

說明：每10s執行一次指令。