Linux上的free命令詳解

　　解釋一下Linux上free命令的輸出。

　　下面是free的運(yùn)行結(jié)果，一共有4行。為了方便說明，我們加上了列號(hào)。這樣可以把free的輸出看成一個(gè)二維數(shù)組FO(Free Output)。例如：

• FO[2][1] = 999212
• FO[3][2] = 305404

                          1          2          3         4         5           6
1                       total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:                  999212     967476     31736          0      50668     223000
 -/+ buffers/cache:               693808     305404
Swap:                 2048276    154524     1893752    

　　free的輸出一共有四行，第四行為交換區(qū)的信息，分別是交換的總量（total），使用量（used）和有多少空閑的交換區(qū)（free），這個(gè)比較清楚，不說太多。

　　free輸出地第二行和第三行是比較讓人迷惑的。這兩行都是說明內(nèi)存使用情況的。第一列是總量（free），第二列是使用量（free），第三列是可用量（free）。第一行的輸出時(shí)從操作系統(tǒng)（OS）來看的。也就是說，從OS的角度來看，計(jì)算機(jī)上一共有:

• 999212KB（缺省時(shí)free的單位為KB）物理內(nèi)存，即FO[2][1]；
• 在這些物理內(nèi)存中有967476KB（即FO[2][2]）被使用了；
• 還用31736KB（即FO[2][3]）是可用的；

這里得到第一個(gè)等式：

• FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

FO[2][4]表示被幾個(gè)進(jìn)程共享的內(nèi)存的，現(xiàn)在已經(jīng)deprecated，其值總是0（當(dāng)然在一些系統(tǒng)上也可能不是0，主要取決于free命令是怎么實(shí)現(xiàn)的）。

FO[2][5]表示被OS buffer住的內(nèi)存。FO[2][6]表示被OS cache的內(nèi)存。在有些時(shí)候buffer和cache這兩個(gè)詞經(jīng)?；煊谩２贿^在一些比較低層的軟件里是要區(qū)分這兩個(gè)詞的，看老外的洋文:

• 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.

也就是說buffer是用于存放要輸出到disk（塊設(shè)備）的數(shù)據(jù)的，而cache是存放從disk上讀出的數(shù)據(jù)。這二者是為了提高IO性能的，并由OS管理。

Linux和其他成熟的操作系統(tǒng)（例如windows），為了提高IO read的性能，總是要多cache一些數(shù)據(jù)，這也就是為什么FO[2][6]（cached memory）比較大，而FO[2][3]比較小的原因。我們可以做一個(gè)簡單的測(cè)試:

1. 釋放掉被系統(tǒng)cache占用的數(shù)據(jù)；

   echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

    

2. 讀一個(gè)大文件，并記錄時(shí)間；
3. 關(guān)閉該文件；
4. 重讀這個(gè)大文件，并記錄時(shí)間；

第二次讀應(yīng)該比第一次快很多。原來我做過一個(gè)BerkeleyDB的讀操作，大概要讀5G的文件，幾千萬條記錄。在我的環(huán)境上，第二次讀比第一次大概可以快9倍左右。

 

　　free輸出的第二行是從一個(gè)應(yīng)用程序的角度看系統(tǒng)內(nèi)存的使用情況。

• 對(duì)于FO[3][2]，即-buffers/cache，表示一個(gè)應(yīng)用程序認(rèn)為系統(tǒng)被用掉多少內(nèi)存；
• 對(duì)于FO[3][3]，即+buffers/cache，表示一個(gè)應(yīng)用程序認(rèn)為系統(tǒng)還有多少內(nèi)存；

因?yàn)楸幌到y(tǒng)cache和buffer占用的內(nèi)存可以被快速回收，所以通常FO[3][3]比FO[2][3]會(huì)大很多。

這里還用兩個(gè)等式：

• FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]
• FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]

這二者都不難理解。

　　free命令由procps.*.rpm提供（在Redhat系列的OS上）。free命令的所有輸出值都是從/proc/meminfo中讀出的。

在系統(tǒng)上可能有meminfo(2)這個(gè)函數(shù)，它就是為了解析/proc/meminfo的。procps這個(gè)包自己實(shí)現(xiàn)了meminfo()這個(gè)函數(shù)。可以下載一個(gè)procps的tar包看看具體實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在最新版式3.2.8。