Linux 内存分析工具—free命令

Posted 2021-03-09 liujunjun

在Linux系统经常被用作服务器系统。当服务器内存吃紧的时候，free命令是我们最常使用的内存分析工具。

free使用介绍

free命令可以显示Linux系统中空闲的、已用的物理内存及swap内存,及被内核使用的buffer。在Linux系统监控的工具中，free命令是最经常使用的命令之一。

free命令使用起来非常简单。

# 命令格式
free [参数]
# 可选参数
-b 　以Byte为单位显示内存使用情况。 
-k 　以KB为单位显示内存使用情况。 
-m 　以MB为单位显示内存使用情况。
-g   以GB为单位显示内存使用情况。
-h   根据内存大小自动选择合适的单位显示
-o 　不显示缓冲区调节列。 
-s<间隔秒数> 　持续观察内存使用状况。
-c<显示次数>   和-s配合使用
-t 　显示内存总和列。 
-V 　显示版本信息。

下面列举一个我最常用的命令格式

#显示所有的内存信息，每隔两秒显示一次，一共显示两次

[root@master ~]# free -h -s 2 -c 2
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1.9G        666M        101M        9.2M        1.2G        1.0G
Swap:            0B          0B          0B

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1.9G        666M        101M        9.2M        1.2G        1.0G
Swap:            0B          0B          0B

下面对这些参数做下说明。

free输出参数说明

先对上面数据做下说明。Men表示具体的物理内存，free从多个维度统计了物理内存的情况，每个维度的含义如下：

total：总计物理内存的大小。
used：已使用的物理内存的大小。
free：可用物理内存有多少。
shared：多个进程共享的内存总额。
buffers：写入磁盘内存缓冲区的大小（经常进行磁盘IO的效率比较低，所以先将要写入磁盘的文件进行一定数量的缓冲，等缓冲数据到达一定大小是一次性写进磁盘，提升效率）
cached：从磁盘中读取内容的缓存大小（原理差不多）。
available：下面会介绍。

• buffers/cache：表示被程序实实在在吃掉的内存，比如上面数据used内存是666M，但是真正被应用程序使用的内存1.2G，其他被占据的内存主要用来cache数据了，
• +buffers/cache：表示应用程序还可以可以申请的内存总数。

free参数和available参数的区别#
在 free 命令的输出中，有一个 free 列，同时还有一个 available 列。这二者到底有何区别？

free 是真正尚未被使用的物理内存数量。至于 available 就比较有意思了，它是从应用程序的角度看到的可用内存数量。Linux 内核为了提升磁盘操作的性能，会消耗一部分内存去缓存磁盘数据，就是我们介绍的 buffer 和 cache。所以对于内核来说，buffer 和 cache 都属于已经被使用的内存。当应用程序需要内存时，如果没有足够的 free 内存可以用，内核就会从 buffer 和 cache 中回收内存来满足应用程序的请求。所以从应用程序的角度来说，available = free + buffer + cache。请注意，这只是一个很理想的计算方式，实际中的数据往往有较大的误差。

但是上面的available参数为什么输出是0呢？请看官方文档的说明

The -a switch shows the available memory (if supported by the running kernel and enabled with sysctl -w vm.meminfo_legacy_layout=0 ; shows zero when unsupported or disabled). The produced output is wider than 80 characters.

这个参数的输出需要操作系统内核支持，如果内核不支持的话就固定输出一个0。

交换空间(swap space)#
swap space 是磁盘上的一块区域，可以是一个分区，也可以是一个文件。所以具体的实现可以是 swap 分区也可以是 swap 文件。当系统物理内存吃紧时（所谓的吃紧，应该是指当释放了Cache和Buffer的内存，内存还是不够用~），Linux 会将内存中不常访问的数据保存到 swap 上，这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务，而当系统需要访问 swap 上存储的内容时，再将 swap 上的数据加载到内存中，这就是常说的换出和换入。交换空间可以在一定程度上缓解内存不足的情况，但是它需要读写磁盘数据，所以性能不是很高。

现在的机器一般都不太缺内存，如果系统默认还是使用了 swap 是不是会拖累系统的性能？理论上是的，但实际上可能性并不是很大。并且内核提供了一个叫做 swappiness 的参数，用于配置需要将内存中不常用的数据移到 swap 中去的紧迫程度。这个参数的取值范围是 0～100，0 告诉内核尽可能的不要将内存数据移到 swap 中，也即只有在迫不得已的情况下才这么做，而 100 告诉内核只要有可能，尽量的将内存中不常访问的数据移到 swap 中。在 ubuntu 系统中，swappiness 的默认值是 60。如果我们觉着内存充足，可以在 /etc/sysctl.conf 文件中设置 swappiness：

vm.swappiness=10
如果系统的内存不足，则需要根据物理内存的大小来设置交换空间的大小。