linux-tutorial/docs/linux/cli/free.md

# free

显示内存的使用情况

## 补充说明

**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。

### 语法

```shell
free(选项)
```

### 选项

```shell
-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；
-g # 以GB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

```shell
free -t    # 以总和的形式显示内存的使用信息
free -s 10 # 周期性的查询内存使用信息，每10s 执行一次命令
```

显示内存使用情况

```shell
free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          2016       1973         42          0        163       1497
-/+ buffers/cache:        312       1703
Swap:         4094          0       4094
```

**第一部分 Mem 行解释：**

```shell
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:**

```shell
(-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。

输出结果的第四行是交换分区 SWAP 的，也就是我们通常所说的虚拟内存。
区别：第二行(mem)的 used/free 与第三行(-/+ buffers/cache) used/free 的区别。 这两个的区别在于使用的角度来看，第一行是从 OS 的角度来看，因为对于 OS，buffers/cached 都是属于被使用，所以他的可用内存是 2098428KB,已用内存是 30841684KB,其中包括，内核（OS）使用+Application(X, oracle,etc)使用的+buffers+cached.

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。
如本机情况的可用内存为：

18007156=2098428KB+4545340KB+11363424KB

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：

```shell
cat /proc/meminfo

MemTotal:       16140816 kB
MemFree:          816004 kB
MemAvailable:    2913824 kB
Buffers:           17912 kB
Cached:          2239076 kB
SwapCached:            0 kB
Active:         12774804 kB
Inactive:        1594328 kB
Active(anon):   12085544 kB
Inactive(anon):    94572 kB
Active(file):     689260 kB
Inactive(file):  1499756 kB
Unevictable:      116888 kB
Mlocked:          116888 kB
SwapTotal:       8191996 kB
SwapFree:        8191996 kB
Dirty:                56 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:      12229228 kB
Mapped:           117136 kB
Shmem:             58736 kB
Slab:             395568 kB
SReclaimable:     246700 kB
SUnreclaim:       148868 kB
KernelStack:       30496 kB
PageTables:       165104 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:    16262404 kB
Committed_AS:   27698600 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:      311072 kB
VmallocChunk:   34350899200 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:   3104768 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
DirectMap4k:      225536 kB
DirectMap2M:    13279232 kB
DirectMap1G:     5242880 kB
```

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。

那 buffers 和 cached 都是缓存，两者有什么区别呢？

为了提高磁盘存取效率, Linux 做了一些精心的设计, 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 有效缩短了 I/O 系统调用(比如 read,write,getdents)的时间。
磁盘的操作有逻辑级（文件系统）和物理级（磁盘块），这两种 Cache 就是分别缓存逻辑和物理级数据的。

Page cache 实际上是针对文件系统的，是文件的缓存，在文件层面上的数据会缓存到 page cache。文件的逻辑层需要映射到实际的物理磁盘，这种映射关系由文件系统来完成。当 page cache 的数据需要刷新时，page cache 中的数据交给 buffer cache，因为 Buffer Cache 就是缓存磁盘块的。但是这种处理在 2.6 版本的内核之后就变的很简单了，没有真正意义上的 cache 操作。

Buffer cache 是针对磁盘块的缓存，也就是在没有文件系统的情况下，直接对磁盘进行操作的数据会缓存到 buffer cache 中，例如，文件系统的元数据都会缓存到 buffer cache 中。

简单说来，page cache 用来缓存文件数据，buffer cache 用来缓存磁盘数据。在有文件系统的情况下，对文件操作，那么数据会缓存到 page cache，如果直接采用 dd 等工具对磁盘进行读写，那么数据会缓存到 buffer cache。

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.

如果是应用服务器的话，一般只看第二行，+buffers/cache,即对应用程序来说 free 的内存太少了，也是该考虑优化程序或加内存了。