free命令介紹!內存的分類!

在Windows下資源管理器查看內存使用的情況，如果使用率達到80%以上，再運行大程序就能感覺到系統(tǒng)不流暢了，因為在內存緊缺的情況下使用交換分區(qū)，頻繁地從磁盤上換入換出頁會極大地影響系統(tǒng)的性能。而當我們使用free命令查看Linux系統(tǒng)內存使用情況時，會發(fā)現內存使用一直處于較高的水平，即使此時系統(tǒng)并沒有運行多少軟件。

這正是Windows和Linux在內存管理上的區(qū)別，乍一看，Linux系統(tǒng)吃掉我們的內存（Linux ate my ram），但其實這也正是其內存管理的特點。

free命令介紹

下面為使用free命令查看我們實驗室文件服務器內存得到的結果，-m選項表示使用MB為單位：

輸出的第二行表示系統(tǒng)內存的使用情況：

Mem： total（總量）= 3920MB，

used（已使用）= 1938MB，

free（空閑）= 1982MB，

shared（共享內存）= 0MB，

buffers = 497MB，

cached = 1235MB

注：前面四項都比較好理解，buffer 和 cache找不到合適的詞來翻譯，它們的區(qū)別在于：

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.

即buffer用于存放要輸出到磁盤的數據，而cache是從磁盤讀出存放到內存中待今后使用的數據。它們的引入均是為了提供IO的性能。

輸出的第三行表示在第二行的基礎上-/+ buffers/cache得到的：

– buffers/cache used = Mem used – buffers – cached = 1938MB – 497MB – 1235MB = 205MB

+ buffers/cache free = Mem free + buffers + cached = 1982MB + 497MB + 1235MB = 3714MB

輸出的第三行表示交換分區(qū)使用的情況：

Swap：total（總量）= 4095MB

used（使用）= 0MB

free（空閑）= 4095MB

由于系統(tǒng)當前內存還比較充足，并未使用到交換分區(qū)。

上面輸出的結果比較難理解的可能是第三行，為什么要向用戶展示這行數據呢？內存使用量減去系統(tǒng)buffer/cached的內存表示何意呢？系統(tǒng)空閑內存加上buffer/cached的內存又表示何意？

內存的分類

我們把內存分為三類，從用戶和操作系統(tǒng)的角度對其使用情況有不同的稱呼：

上表中something代表的正是free命令中”buffers/cached”的內存，由于這塊內存從操作系統(tǒng)的角度確實被使用，但如果用戶要使用，這塊內存是可以很快被回收被用戶程序使用，因此從用戶角度這塊內存應劃為空閑狀態(tài)。

再次回到free命令輸出的結果，第三行輸出的結果應該就能理解了，這行的數字表示從用戶角度看系統(tǒng)內存的使用情況。因此，如果你用top或者free命令查看系統(tǒng)的內存還剩多少，其實你應該將空閑內存加上buffer/cached的內存，那才是實際系統(tǒng)空閑的內存。

buffers/cached好處

Linux內存管理做了很多精心的設計，除了對dentry進行緩存（用于VFS，加速文件路徑名到inode的轉換），還采取了兩種主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache，目的就是為了提升磁盤IO的性能。從低速的塊設備上讀取數據會暫時保存在內存中，即使數據在當時已經不再需要了，但在應用程序下一次訪問該數據時，它可以從內存中直接讀取，從而繞開低速的塊設備，從而提高系統(tǒng)的整體性能。

而Linux會充分利用這些空閑的內存，設計思想是內存空閑還不如拿來多緩存一些數據，等下次程序再次訪問這些數據速度就快了，而如果程序要使用內存而系統(tǒng)中內存又不足時，這時不是使用交換分區(qū)，而是快速回收部分緩存，將它們留給用戶程序使用。

因此，可以看出，buffers/cached真是百益而無一害，真正的壞處可能讓用戶產生一種錯覺——Linux耗內存！

其實不然，Linux并沒有吃掉你的內存，只要還未使用到交換分區(qū)，你的內存所剩無幾時，你應該感到慶幸，因為Linux緩存了大量的數據，也許下一次你就從中受益。

實驗證明

下面通過實驗來驗證上面的結論：

我們先后讀入一個大文件，比較兩次讀入的實踐：

1.首先生成一個1G的大文件

2.清空緩存

3.讀入這個文件，測試消耗的時間

4.再次讀入該文件，測試消耗的時間

從上面看出，第一次讀這個1G的文件大約耗時18s，而第二次再次讀的時候，只耗時0.3s，足足提升60倍！