Linux 内存分析工具——free命令

2019/04/10 10:10
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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
free -ah -s 2 -c 2

输出显示如下

             total       used       free     shared    buffers     cached  available
Mem:          6.6G       5.5G       1.0G       1.1M       247M       3.5G         0B
-/+ buffers/cache:       1.8G       4.8G 
Swap:         5.0G       106M       4.9G 

下面对这些参数做下说明。

free输出参数说明

先对上面红框中的数据做下说明。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,比如上图中used内存是5.5G,但是真正被应用程序使用的内存才1.8G,其他被占据的内存主要用来cache数据了,也就是上面的3.5G。
  • +buffers/cache:表示应用程序还可以可以申请的内存总数。

上图中最后一行是swap分区的使用情况,下面会详细介绍。

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。

参考

原文出处:https://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/12330592.html

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