Linux系統(tǒng)為什么要吃掉我的“內(nèi)存”？
在Windows下資源管理器查看內(nèi)存使用的情況，如果使用率達到80%以上，再運行大程序就能感覺到系統(tǒng)不流暢了，因為在內(nèi)存緊缺的情況下使用交換分區(qū)，頻繁地從磁盤上換入換出頁會極大地影響系統(tǒng)的性能。而當(dāng)我們使用free命令查看Linux系統(tǒng)內(nèi)存使用情況時，會發(fā)現(xiàn)內(nèi)存使用一直處于較高的水平，即使此時系統(tǒng)并沒有運行多少軟件。這正是Windows和Linux在內(nèi)存管理上的區(qū)別，乍一看，Linux系統(tǒng)吃掉我們的內(nèi)存(Linux ate my ram)，但其實這也正是其內(nèi)存管理的特點。
1. free命令
下面為使用free命令查看我們實驗室文件服務(wù)器內(nèi)存得到的結(jié)果，-m選項表示使用MB為單位：
輸出的第二行表示系統(tǒng)內(nèi)存的使用情況：
- Mem： total（總量）= 31405MB，
- used（已使用）= 30254MB，
- free（空閑）= 1150MB，
- shared（共享內(nèi)存）= 12514MB，
- buffers = 1122MB，
- cached = 25424MB
注：前面四項都比較好理解，buffer 和 cache的區(qū)別在于：
| 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用于存放要輸出到磁盤的數(shù)據(jù)，而cache是從磁盤讀出存放到內(nèi)存中待今后使用的數(shù)據(jù)。它們的引入均是為了提供IO的性能。
輸出的第三行表示在第二行的基礎(chǔ)上-/+ buffers/cache得到的：
- – buffers/cache used = Mem used – buffers – cached = 30524MB – 1122MB – 25424MB = 3708MB
- + buffers/cache free = Mem free + buffers + cached = 1150MB + 1122MB + 25424MB = 27696MB
輸出的第三行表示交換分區(qū)使用的情況：
- Swap：total（總量）= 15775MB
- used（使用）= 596MB
- free（空閑）= 4095MB
2. 內(nèi)存的分類
這里把內(nèi)存分為三類，從用戶和操作系統(tǒng)的角度對其使用情況有不同的稱呼：
上表中something代表的正是free命令中”buffers/cached”的內(nèi)存，由于這塊內(nèi)存從操作系統(tǒng)的角度確實被使用，但如果用戶要使用，這塊內(nèi)存是可以很快被回收被用戶程序使用，因此從用戶角度這塊內(nèi)存應(yīng)劃為空閑狀態(tài)。
再次回到free命令輸出的結(jié)果，第三行輸出的結(jié)果應(yīng)該就能理解了，這行的數(shù)字表示從用戶角度看系統(tǒng)內(nèi)存的使用情況。因此，如果你用top或者free命令查看系統(tǒng)的內(nèi)存還剩多少，其實你應(yīng)該將空閑內(nèi)存加上buffer/cached的內(nèi)存，那才是實際系統(tǒng)空閑的內(nèi)存。
3. buffers/cached好處
Linux內(nèi)存管理做了很多精心的設(shè)計，除了對dentry進行緩存(用于VFS，加速文件路徑名到inode的轉(zhuǎn)換)，還采取了兩種主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache，目的就是為了提升磁盤IO的性能。從低速的塊設(shè)備上讀取數(shù)據(jù)會暫時保存在內(nèi)存中，即使數(shù)據(jù)在當(dāng)時已經(jīng)不再需要了，但在應(yīng)用程序下一次訪問該數(shù)據(jù)時，它可以從內(nèi)存中直接讀取，從而繞開低速的塊設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的整體性能。
而Linux會充分利用這些空閑的內(nèi)存，設(shè)計思想是內(nèi)存空閑還不如拿來多緩存一些數(shù)據(jù)，等下次程序再次訪問這些數(shù)據(jù)速度就快了，而如果程序要使用內(nèi)存而系統(tǒng)中內(nèi)存又不足時，這時不是使用交換分區(qū)，而是快速回收部分緩存，將它們留給用戶程序使用。
因此，可以看出，buffers/cached真是百益而無一害，真正的壞處可能讓用戶產(chǎn)生一種錯覺——Linux耗內(nèi)存!其實不然，Linux并沒有吃掉你的內(nèi)存，只要還未使用到交換分區(qū)。
4. 實驗測試：先后讀入一個大文件，比較兩次讀入的時間
(1) 首先生成一個1G的大文件
- dd if=/dev/zero of=bigfile bs=1M count=1000
(2) 清空緩存
這里改為3后一定要改回0，要不下面測試結(jié)果就不準(zhǔn)確了。
(3) 讀入這個文件，測試消耗的時間
耗時24秒
(4) 再次讀入該文件，測試消耗的時間
耗時17秒
從上面看出，第一次讀這個1G的文件大約耗時24s，而第二次再次讀的時候，只耗時17s，有所下降。
