詳解Linux內存、Swap、Cache、Buffer

來源:r6d.cn/abK6G

1. 通過free命令看Linux內存

total:總內存大小。

used:已經使用的內存大小(這裏麪包含cached和buffers和shared部分)。

free:空閒的內存大小。

shared:進程間共享內存(一般不會用,可以忽略)。

buffers:內存中寫完的東西緩存起來,這樣快速響應請求,後面數據再定期刷到磁盤上。

cached:內存中讀完緩存起來內容佔的大小(這部分是爲了下次查詢時快速返回)。

  

-/+ buffers/cache看做兩部分:

-buffers/cache:正在使用的內存大小(注意不是used部分,因爲buffers和cached並不是正在使用的,組織和人民需要是它們是可以釋放的),其值=used-buffers-cached。


+buffers/cache:可用的內存大小(同理也不是free表示的部分),其值=free+buffers+cached。

  

Swap:硬盤上交換分區的使用大小。


設計的目的就是當上面提到的+buffers/cache表示的可用內存都已使用完,新的讀寫請求過來後,會把內存中的部分數據寫入磁盤,從而把磁盤的部分空間當做虛擬內存來使用。

  

2. Buffer和Cache介紹

Cache(緩存),爲了調高CPU和內存之間數據交換而設計,Buffer(緩衝)爲了提高內存和硬盤(或其他I/O設備的數據交換而設計)。


Cache主要是針對讀操作設計的,不過Cache概念可能容易混淆,我理解爲CPU本身就有Cache,包括一級緩存、二級緩存、三級緩存,我們知道CPU所有的指令操作對接的都是內存,而CPU的處理能力遠高於內存速度,所以爲了不讓CPU資源閒置,Intel等公司在CPU內部集成了一些Cache,但畢竟不能放太多電路在裏面,所以這部分Cache並不是很大,主要是用來存放一些常用的指令和常用數據,真正大部分Cache的數據應該是佔用內存的空間來緩存請求過的數據,即上面的Cached部分(這部分純屬個人理解,正確與否有待考證)。


Buffer主要是針對寫操作設計的,更細的說是針對內存和硬盤之間的寫操作來設計的,目的是將寫的操作集中起來進行,減少磁盤碎片和硬盤反覆尋址過程,提高性能。


在Linux系統內部有一個守護進程會定期清空Buffer中的內容,將其寫入硬盤內,當手動執行sync命令時也會觸發上述操作。

  

3. 常見症狀


症狀一:在Linux中頻繁存取文件,物理內存很快用光,而cached一直在增長。

解釋:Linux會對每次請求過的數據緩存在cache裏,好處就是CPU的處理速度遠遠高於內存,所以在CPU和內存通訊的時候可以快速從cache中命中結果返回。


症狀二:Swap被佔用。

解釋:內存可能不夠了,纔會佔Swap,所以Swap可以作爲服務器監控的一項指標,引起注意。

  

4. 手動清理Swap和buffers/cache


(1) 清理Swap

swapoff -a && swapon -a

操作說明:如果已經使用了Swap,且當前清空下+buffers/cache還有空間,在執行  swapoff -a操作時,會觸發把Swap中的內容交換到內存中,數據不會丟失。


(2) 清理buffers/cache:

sync; sync; sync;&& echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

sleep 2

echo 0 > /proc/sys/vm/drop_caches


操作說明:

sync-->將緩存的內從寫回到硬盤中;

echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches-->修改drop_caches的值爲3,默認爲0,改爲3系統會清理緩存的內容;


sleep 2 --> 等一下,防止上一步沒執行完;

echo 0 >/proc/sys/vm/drop_caches --> 改回默認值

  

5. 總結


通過上面的分析可以知道,當空閒物理內存不多時,不一定表示系統運行狀態很差,因爲內存的cache及buffer部分可以隨時被重用,在某種意義上,這兩部分內存也可以看作詩額外的空閒內存。


swap如果被頻繁調用,bi,bo長時間不爲0,則纔是內存資源是否緊張的依據。通過free看資源時,實際主要關注-/+ buffers/cache的值就可以知道內存到底夠不夠了。

END -

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