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free命令详解

2024-07-17 16:58:23   223人阅读

工作机制:

Linux虚拟内存是指使用磁盘当作RAM的扩展,这样可用的内存的大小就相应地增大了。内核会将暂时不用的内存块的内容写到硬盘上，这样一来，这块内存就可用于其它目的。当然，读写硬盘要比直接使用真实内存慢得多(要慢数千倍)，所以程序就不会象一直在内存中运行的那样快。虚拟内存的硬盘部分被称为交换空间。Linux系统常常动不动就使用交换空间，以保持尽可能多的空闲物理内存。即使并没有什么事情需要内存，Linux也会交换出暂时不用的内存页面。这可以避免等待交换所需的时间：当磁盘闲着，就可以提前做好交换。可以将交换空间分散在几个硬盘之上。针对相关磁盘的速度以及对磁盘的访问模式，这样做可以提高性能。


磁盘缓冲技术作用:一方面，被写入磁盘的数据常常会很快地又被读出，所以将要被写的数据放入缓冲中是个好主意。另一方面，通过将数据放入缓冲中，而不是将其立刻写入磁盘，程序可以加快运行的速度。以后，写的操作可以在后台完成，而不会拖延程序的执行。


free是系统自带的，常用的监控工具,用于显示已使用物理内存和交换空间,相对于top命令，free提供了更简洁的查看内存的使用情况。free命令由procps.*.rpm提供,free命令的所有输出值都是从/proc/meminfo中读出的:

[root@linux ~]# cat /proc/meminfo
MemTotal:      8182340 kB
MemFree:       7541876 kB
Buffers:         28224 kB
Cached:         306136 kB
SwapCached:          0 kB
Active:         121164 kB
Inactive:       290056 kB
HighTotal:           0 kB
HighFree:            0 kB
LowTotal:      8182340 kB
LowFree:       7541876 kB
SwapTotal:     4095992 kB
SwapFree:      4095992 kB
Dirty:              36 kB
Writeback:           0 kB
AnonPages:       76860 kB
Mapped:          27336 kB
Slab:           194132 kB
PageTables:       8032 kB
NFS_Unstable:        0 kB
Bounce:              0 kB
CommitLimit:   8187160 kB
Committed_AS:  1254860 kB
VmallocTotal: 34359738367 kB
VmallocUsed:      2196 kB
VmallocChunk: 34359736151 kB
HugePages_Total:     0
HugePages_Free:      0
HugePages_Rsvd:      0
Hugepagesize:     2048 kB

命令详解:

# free -m
              total       used      free     shared    buffers     cached
Mem:          7990        625       7365      0        127          200
-/+ buffers/cache:        298       7692
Swap:         3999          0       3999

  • 第二行:Mem部分==>内存使用(系统级别)

total   内存总数  : 7990  
used    已用内存数: 625   #系统级别总共内存使用数 
free    空闲内存数: 7365  #系统级别纯粹空闲内存数
shared  共享内存数：0     #此项已废弃，一般为0
buffers 缓存内存数: 127   #预留给准备写入硬盘做的缓冲;
cached  缓存内存数: 200   #预留给以后使用的缓冲，该数据已经从硬盘中读取；

物理内存总共大小:

total(7990) = used(625) + free(7365) 

            = used(-/+ buffers/cache) + free(-/+ buffers/cache)

系统实际分配内存大小:

Used(Mem)   = used(-/+ buffers/cache)+ buffers(Mem) + cached(Mem)

625         = 298 + 127 + 200

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.


  • 第三行:-/+buffers/cache部分==>内存使用(程序级别)

实际可用内存大小:  

free（-/+ buffers/cache）= free(Mem) + buffers(Mem) + cached(Mem);

7692                     = 7365      + 127          + 200


  • 第四行:Swap space部分==>交换空间(硬盘空间)
很好理解，故不做解释！

参数介绍:

free [-b|-k|-m|-g] [-l] [-o] [-t] [-sdelay ] [-c count]

-b, --bytes        #输出以比特方式显示
-k, --kb           #输出以KB方式显示，这是系统默认项
-m, --mb           #输出以MB方式显示，这是常用项，比较清晰
-g, --gb           #输出以GB方式显示
-l, --lowhigh      #显示详细信息
-o, --old          #旧格式显示，不显示-/+ buffers/cache项
-t, --total        #显示总共物理内存和交换区间
-c n, --count=n    #显示统计的次数，n默认为1 次
-s n, --repeat=n   #间隔秒数，持续观察内存使用情况
-V, --version      #显示版本信息
--help             #显示帮助信息

常用例子:

  • 例子1: 以KB,MB,GB的方式显示内存使用情况

# free -k
total used free shared buffers cached
Mem: 8027952 5323952 2704000 0 116876 1626940
-/+ buffers/cache: 3580136 4447816
Swap: 15624188 603792 15020396
# free -m
            total  used  free shared buffers cached
Mem:        7839   5197  2642 0      114     1588
-/+ buffers/cache: 3495  4344
Swap:       15257  589   14668
# free -g
             total used free shared buffers cached
Mem:           7   5    2    0      0       1
-/+ buffers/cache: 3    4
Swap:         14   0    14

  • 例子2: 显示物体内存、交换空间总的使用情况

# free -t
             total   used  free   shared buffers cached
Mem:         8027    5369  2658   0      117     1634
-/+ buffers/cache:   3617  4410
Swap:       15624    603   15020
Total:      23652    5972  17679

  • 例子3: 每隔1秒，显示内存输出情况
#free -k -s 1

total used free shared buffers cached
Mem: 8027952 5370220 2657732 0 117376 1635144
-/+ buffers/cache: 3617700 4410252
Swap: 15624188 603788 15020400 total used free shared buffers cached
Mem: 8027952 5367244 2660708 0 117392 1635272
-/+ buffers/cache: 3614580 4413372
Swap: 15624188 603788 15020400 total used free shared buffers cached
Mem: 8027952 5367556 2660396 0 117392 1635272
-/+ buffers/cache: 3614892 4413060
Swap: 15624188 603788 15020400 total used free shared buffers cached
Mem: 8027952 5367388 2660564 0 117392 1635272
-/+ buffers/cache: 3614724 4413228
Swap: 15624188 603788 15020400
  • 例子4: 持续监控内存输出情况
# watch -n 1 -d free
# -n 2         //-->统计2次
# -d           //-->difference
# watch free   //-->持续监控内存的使用情况

其他说明:

  • free, top命令，其中数据主要取自/proc目录,相关的目录文件:

/proc/meminfo    #机器的内存使用信息  
/proc/pid/maps   #pid为进程号，显示当前进程所占用的虚拟地址。
/proc/kcore      #内存镜像文件
[root@host ~]# ll -h /proc/kcore  
-r——– 1 root root 4.1G Jun 12 12:04 /proc/kcore 
/proc/pid/statm  #进程所占用的内存  
[root@host ~]# cat /proc/self/statm  
654  57  44  0  0  334  0

  • swap space配置问题
分配太多的Swap空间会浪费磁盘空间，而Swap空间太少，则系统会发生错误。 如果系统的物理内存用光了，系统就会跑得很慢，但仍能运行；如果Swap空间用光了，那么系统就会发生错误。因此Swap空间的分配是很重要的。

通常情况下，Swap空间的大小应是物理内存的2-2.5倍，最小不应小于64M。根据不同的应用，应有不同的配置：如果是小的桌面系统，则只需要较小的Swap空间，而大的服务器系统则视情况不同需要不同大小的Swap空间。特别是数据库服务器和Web服务器，随着访问量的增加，对Swap空间的要求也会增加，一般来说对于4G以下的物理内存，配置2倍的swap，4G 以上配置1倍。

另外，Swap分区的数量对性能也有很大的影响。因为Swap交换的操作是磁盘IO的操作，如果有多个Swap交换区，Swap空间的分配会以轮流的方式操作于所有的Swap，这样会大大均衡IO的负载，加快Swap交换的速度。如果只有一个交换区，所有的交换操作会使交换区变得很忙，使系统大多数时间处于等待状态，效率很低。用性能监视工具就会发现，此时的CPU并不很忙，而系统却慢。这说明，瓶颈在IO上，依靠提高CPU的速度是解决不了问题的。


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