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# free
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显示内存的使用情况
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## 补充说明
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**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。
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### 语法
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```shell
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free(选项)
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```
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### 选项
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```shell
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-b # 以Byte为单位显示内存使用情况;
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-k # 以KB为单位显示内存使用情况;
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-m # 以MB为单位显示内存使用情况;
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-g # 以GB为单位显示内存使用情况。
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-o # 不显示缓冲区调节列;
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-s<间隔秒数> # 持续观察内存使用状况;
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-t # 显示内存总和列;
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-V # 显示版本信息。
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```
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### 实例
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```shell
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free -t # 以总和的形式显示内存的使用信息
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free -s 10 # 周期性的查询内存使用信息,每10s 执行一次命令
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```
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显示内存使用情况
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```shell
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free -m
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total used free shared buffers cached
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Mem: 2016 1973 42 0 163 1497
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-/+ buffers/cache: 312 1703
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Swap: 4094 0 4094
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```
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**第一部分 Mem 行解释:**
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```shell
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total:内存总数;
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used:已经使用的内存数;
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free:空闲的内存数;
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shared:当前已经废弃不用;
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buffers Buffer:缓存内存数;
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cached Page:缓存内存数。
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```
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关系:total = used + free
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**第二部分(-/+ buffers/cache)解释:**
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```shell
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(-buffers/cache) used内存数:第一部分Mem行中的 used – buffers – cached
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(+buffers/cache) free内存数: 第一部分Mem行中的 free + buffers + cached
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```
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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。
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第三部分是指交换分区。
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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。
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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.
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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。
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所以从应用程序的角度来说,可用内存=系统 free memory+buffers+cached。
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如本机情况的可用内存为:
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18007156=2098428KB+4545340KB+11363424KB
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接下来解释什么时候内存会被交换,以及按什么方交换。
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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:
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```shell
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cat /proc/meminfo
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MemTotal: 16140816 kB
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MemFree: 816004 kB
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MemAvailable: 2913824 kB
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Buffers: 17912 kB
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Cached: 2239076 kB
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SwapCached: 0 kB
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Active: 12774804 kB
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Inactive: 1594328 kB
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Active(anon): 12085544 kB
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Inactive(anon): 94572 kB
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Active(file): 689260 kB
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Inactive(file): 1499756 kB
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Unevictable: 116888 kB
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Mlocked: 116888 kB
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SwapTotal: 8191996 kB
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SwapFree: 8191996 kB
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Dirty: 56 kB
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Writeback: 0 kB
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AnonPages: 12229228 kB
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Mapped: 117136 kB
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Shmem: 58736 kB
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Slab: 395568 kB
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SReclaimable: 246700 kB
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SUnreclaim: 148868 kB
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KernelStack: 30496 kB
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PageTables: 165104 kB
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NFS_Unstable: 0 kB
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Bounce: 0 kB
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WritebackTmp: 0 kB
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CommitLimit: 16262404 kB
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Committed_AS: 27698600 kB
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VmallocTotal: 34359738367 kB
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VmallocUsed: 311072 kB
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VmallocChunk: 34350899200 kB
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HardwareCorrupted: 0 kB
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AnonHugePages: 3104768 kB
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HugePages_Total: 0
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HugePages_Free: 0
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HugePages_Rsvd: 0
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HugePages_Surp: 0
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Hugepagesize: 2048 kB
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DirectMap4k: 225536 kB
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DirectMap2M: 13279232 kB
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DirectMap1G: 5242880 kB
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```
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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:
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1. 减少缓冲与页面 cache 的大小,
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2. 将系统 V 类型的内存页面交换出去,
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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)。
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事实上,少量地使用 swap 是不是影响到系统性能的。
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那 buffers 和 cached 都是缓存,两者有什么区别呢?
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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:
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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.
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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。
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