在 Windows 下资源管理器查看内存使用的情况, 如果使用率达到 80% 以上, 再运行大程序就能感觉到系统不流畅了, 因为在内存紧缺的情况下使用交换分区, 频繁地从磁盘上换入换出页会极大地影响系统的性能.
free 命令介绍
下面为使用 free 命令查看我们实验室文件服务器内存得到的结果,-m 选项表示使用 MB 为单位:
输出的第二行表示系统内存的使用情况:
- Mem: total(总量)= 3920MB,
- used(已使用)= 1938MB,
- free(空闲)= 1982MB,
- shared(共享内存)= 0MB,
- buffers = 497MB,
- cached = 1235MB
注: 前面四项都比较好理解, buffer 和 cache 找不到合适的词来翻译, 它们的区别在于:
- 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 用于存放要输出到磁盘的数据, 而 cache 是从磁盘读出存放到内存中待今后使用的数据. 它们的引入均是为了提供 IO 的性能.
输出的第三行表示在第二行的基础上 -/+ 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
输出的第三行表示交换分区使用的情况:
- Swap:total(总量)= 4095MB
- used(使用)= 0MB
- free(空闲)= 4095MB
由于系统当前内存还比较充足, 并未使用到交换分区.
上面输出的结果比较难理解的可能是第三行, 为什么要向用户展示这行数据呢? 内存使用量减去系统 buffer/cached 的内存表示何意呢? 系统空闲内存加上 buffer/cached 的内存又表示何意?
内存的分类
我们把内存分为三类, 从用户和操作系统的角度对其使用情况有不同的称呼:
上表中 something 代表的正是 free 命令中 "buffers/cached" 的内存, 由于这块内存从操作系统的角度确实被使用, 但如果用户要使用, 这块内存是可以很快被回收被用户程序使用, 因此从用户角度这块内存应划为空闲状态.
再次回到 free 命令输出的结果, 第三行输出的结果应该就能理解了, 这行的数字表示从用户角度看系统内存的使用情况. 因此, 如果你用 top 或者 free 命令查看系统的内存还剩多少, 其实你应该将空闲内存加上 buffer/cached 的内存, 那才是实际系统空闲的内存.
buffers/cached 好处
Linux
内存管理做了很多精心的设计, 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, 目的就是为了提升磁盘 IO 的性能. 从低速的块设备上读取数据会暂时保存在内存中, 即使数据在当时已经不再需要了, 但在应用程序下一次访问该数据时, 它可以从内存中直接读取, 从而绕开低速的块设备, 从而提高系统的整体性能.
而 Linux 会充分利用这些空闲的内存, 设计思想是内存空闲还不如拿来多缓存一些数据, 等下次程序再次访问这些数据速度就快了, 而如果程序要使用内存而系统中内存又不足时, 这时不是使用交换分区, 而是快速回收部分缓存, 将它们留给用户程序使用.
因此, 可以看出, buffers/cached 真是百益而无一害, 真正的坏处可能让用户产生一种错觉 --Linux 耗内存! 其实不然, Linux 并没有吃掉你的内存, 只要还未使用到交换分区, 你的内存所剩无几时, 你应该感到庆幸, 因为 Linux 缓存了大量的数据, 也许下一次你就从中受益!
实验证明
下面通过实验来验证上面的结论:
我们先后读入一个大文件, 比较两次读入的实践:
1. 首先生成一个 1G 的大文件
2. 清空缓存
3. 读入这个文件, 测试消耗的时间
4. 再次读入该文件, 测试消耗的时间
从上面看出, 第一次读这个 1G 的文件大约耗时 18s, 而第二次再次读的时候, 只耗时 0.3s, 足足提升 60 倍!
来源: http://stor.51cto.com/art/201810/585930.htm