本文部分转载于https://blog.csdn.net/sunansheng/article/details/51942522

free命令可以显示当前系统未使用的和已使用的内存数目,还可以显示被内核使用的内存缓冲区。

选项

-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。

实例

[xx]#free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 2016 1973 42 0 163 1497
-/+ buffers/cache: 312 1703
Swap: 4094 0 4094 概念图(自画,对应上面的数据,仅靠参考):
Mem: total1物理内存总量 | used1总计分配给缓存(包含buffers与cache)使用的数量,但可能部分缓存并未实际使用 | free1未被分配的内存 | shared1共享内存,一般系统不会用到 | buffers1系统分配但未被使用的buffers数量 | cached1系统分配但未被使用的cache 数量
-/+ buffers/cache:used2实际使用的buffers与cache总量,即实际使用的内存总量 | free2未被使用的buffers与cache和未被分配的内存之和,即系统当前实际可用内存

公式:
total1 = used1 + free1
total1 = used2 + free2
used1   = buffers1 + cached1 + used2
free2   = buffers1 + cached1 + free1

第一部分Mem行解释:

total:内存总数;
used:已经使用的内存数;
free:空闲的内存数;
shared:当前已经废弃不用;
buffers Buffer:缓存内存数;
cached Page:缓存内存数。

关系:total = used + free

第二部分(-/+ buffers/cache)解释:

(-buffers/cache) used内存数:第一部分Mem行中的 used – buffers – cached
(+buffers/cache) free内存数: 第一部分Mem行中的 free + buffers + cached

可见-buffers/cache反映的是被程序实实在在吃掉的内存,而+buffers/cache反映的是可以挪用的内存总数。

第三部分是指交换分区。

实例解释输出

free工具用来查看系统可用内存:

/opt/app/tdev1$free
total used free shared buffers cached
Mem: 8175320 6159248 2016072 0 310208 5243680
-/+ buffers/cache: 605360 7569960
Swap: 6881272 16196 6865076

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,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] = 24677460
FO[3][2] = 10321516 1 2 3 4 5 6
1 total used free shared buffers cached
2 Mem: 24677460 23276064 1401396 0 870540 12084008
3 -/+ buffers/cache: 10321516 14355944
4 Swap: 25151484 224188 24927296

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:

24677460KB(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23276064KB(即FO[2][2])被使用了; 还用1401396KB(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:

释放掉被系统cache占用的数据:

echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches
  1. 读一个大文件,并记录时间;
  2. 关闭该文件;
  3. 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。

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