Linux內(nèi)存、Swap、Cache、Buffer詳細(xì)解析
1、通過free命令看Linux內(nèi)存
- total：總內(nèi)存大小。
- used：已經(jīng)使用的內(nèi)存大小（這里面包含cached和buffers和shared部分）。
- free：空閑的內(nèi)存大小。
- shared：進(jìn)程間共享內(nèi)存（一般不會(huì)用，可以忽略）。
- buffers：內(nèi)存中寫完的東西緩存起來，這樣快速響應(yīng)請(qǐng)求，后面數(shù)據(jù)再定期刷到磁盤上。
- cached：內(nèi)存中讀完緩存起來內(nèi)容占的大小（這部分是為了下次查詢時(shí)快速返回）。
-/+ buffers/cache看做兩部分：
- -buffers/cache：正在使用的內(nèi)存大小（注意不是used部分，因?yàn)閎uffers和cached并不是正在使用的，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(nèi)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(qū)的使用大小。
設(shè)計(jì)的目的就是當(dāng)上面提到的+buffers/cache表示的可用內(nèi)存都已使用完，新的讀寫請(qǐng)求過來后，會(huì)把內(nèi)存中的部分?jǐn)?shù)據(jù)寫入磁盤，從而把磁盤的部分空間當(dāng)做虛擬內(nèi)存來使用。
2、Buffer和Cache介紹
Cache（緩存），為了調(diào)高CPU和內(nèi)存之間數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)，Buffer（緩沖）為了提高內(nèi)存和硬盤（或其他I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)）。
Cache主要是針對(duì)讀操作設(shè)計(jì)的，不過Cache概念可能容易混淆，我理解為CPU本身就有Cache，包括一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、三級(jí)緩存，我們知道CPU所有的指令操作對(duì)接的都是內(nèi)存，而CPU的處理能力遠(yuǎn)高于內(nèi)存速度，所以為了不讓CPU資源閑置，Intel等公司在CPU內(nèi)部集成了一些Cache，但畢竟不能放太多電路在里面，所以這部分Cache并不是很大，主要是用來存放一些常用的指令和常用數(shù)據(jù)，真正大部分Cache的數(shù)據(jù)應(yīng)該是占用內(nèi)存的空間來緩存請(qǐng)求過的數(shù)據(jù)，即上面的Cached部分（這部分純屬個(gè)人理解，正確與否有待考證）。
Buffer主要是針對(duì)寫操作設(shè)計(jì)的，更細(xì)的說是針對(duì)內(nèi)存和硬盤之間的寫操作來設(shè)計(jì)的，目的是將寫的操作集中起來進(jìn)行，減少磁盤碎片和硬盤反復(fù)尋址過程，提高性能。
在Linux系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)守護(hù)進(jìn)程會(huì)定期清空Buffer中的內(nèi)容，將其寫入硬盤內(nèi)，當(dāng)手動(dòng)執(zhí)行sync命令時(shí)也會(huì)觸發(fā)上述操作。
3、常見癥狀
癥狀一：在Linux中頻繁存取文件，物理內(nèi)存很快用光，而cached一直在增長(zhǎng)。
解釋：Linux會(huì)對(duì)每次請(qǐng)求過的數(shù)據(jù)緩存在cache里，好處就是CPU的處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)存，所以在CPU和內(nèi)存通訊的時(shí)候可以快速從cache中命中結(jié)果返回。
癥狀二：Swap被占用。
解釋：內(nèi)存可能不夠了，才會(huì)占Swap，所以Swap可以作為服務(wù)器監(jiān)控的一項(xiàng)指標(biāo)，引起注意。
4、手動(dòng)清理Swap和buffers/cache
(1) 清理Swap
- swapoff -a && swapon -a
操作說明：如果已經(jīng)使用了Swap，且當(dāng)前清空下+buffers/cache還有空間，在執(zhí)行 swapoff -a操作時(shí)，會(huì)觸發(fā)把Swap中的內(nèi)容交換到內(nèi)存中，數(shù)據(jù)不會(huì)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(nèi)從寫回到硬盤中；
- echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches-->修改drop_caches的值為3，默認(rèn)為0，改為3系統(tǒng)會(huì)清理緩存的內(nèi)容；
- sleep 2 --> 等一下，防止上一步?jīng)]執(zhí)行完；
- echo 0 >/proc/sys/vm/drop_caches --> 改回默認(rèn)值
5、總結(jié)
通過上面的分析可以知道，當(dāng)空閑物理內(nèi)存不多時(shí)，不一定表示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)很差，因?yàn)閮?nèi)存的cache及buffer部分可以隨時(shí)被重用，在某種意義上，這兩部分內(nèi)存也可以看作是額外的空閑內(nèi)存。
swap如果被頻繁調(diào)用，bi，bo長(zhǎng)時(shí)間不為0，則才是內(nèi)存資源是否緊張的依據(jù)。通過free看資源時(shí)，實(shí)際主要關(guān)注-/+ buffers/cache的值就可以知道內(nèi)存到底夠不夠了。
