free
===

显示内存的使用情况

## 补充说明

**free命令** 可以显示当前系统未使用的和已使用的内存数目，还可以显示被内核使用的内存缓冲区。

###  语法 

```shell
free(选项)
```

###  选项 

```shell
-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。 
-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；
-t # 显示内存总和列；
-V # 显示版本信息。
```

###  实例 

```shell
free -t    # 以总和的形式显示内存的使用信息
free -s 10 # 周期性的查询内存使用信息，每10s 执行一次命令
```

显示内存使用情况

```shell
free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          2016       1973         42          0        163       1497
-/+ buffers/cache:        312       1703
Swap:         4094          0       4094
```

 **第一部分Mem行解释：** 

```shell
total：内存总数；
used：已经使用的内存数；
free：空闲的内存数；
shared：当前已经废弃不用；
buffers Buffer：缓存内存数；
cached Page：缓存内存数。
```

关系：total = used + free

 **第二部分(-/+ buffers/cache)解释:** 

```shell
(-buffers/cache) used内存数：第一部分Mem行中的 used – buffers – cached
(+buffers/cache) free内存数: 第一部分Mem行中的 free + buffers + cached
```

可见-buffers/cache反映的是被程序实实在在吃掉的内存，而+buffers/cache反映的是可以挪用的内存总数。

第三部分是指交换分区。

输出结果的第四行是交换分区SWAP的，也就是我们通常所说的虚拟内存。
区别：第二行(mem)的used/free与第三行(-/+ buffers/cache) used/free的区别。 这两个的区别在于使用的角度来看，第一行是从OS的角度来看，因为对于OS，buffers/cached 都是属于被使用，所以他的可用内存是2098428KB,已用内存是30841684KB,其中包括，内核（OS）使用+Application(X, oracle,etc)使用的+buffers+cached.

第三行所指的是从应用程序角度来看，对于应用程序来说，buffers/cached 是等于可用的，因为buffer/cached是为了提高文件读取的性能，当应用程序需在用到内存的时候，buffer/cached会很快地被回收。

所以从应用程序的角度来说，可用内存=系统free memory+buffers+cached。
如本机情况的可用内存为：

18007156=2098428KB+4545340KB+11363424KB

接下来解释什么时候内存会被交换，以及按什么方交换。 

当可用内存少于额定值的时候，就会开会进行交换。如何看额定值：

```shell
cat /proc/meminfo

MemTotal:       16140816 kB
MemFree:          816004 kB
MemAvailable:    2913824 kB
Buffers:           17912 kB
Cached:          2239076 kB
SwapCached:            0 kB
Active:         12774804 kB
Inactive:        1594328 kB
Active(anon):   12085544 kB
Inactive(anon):    94572 kB
Active(file):     689260 kB
Inactive(file):  1499756 kB
Unevictable:      116888 kB
Mlocked:          116888 kB
SwapTotal:       8191996 kB
SwapFree:        8191996 kB
Dirty:                56 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:      12229228 kB
Mapped:           117136 kB
Shmem:             58736 kB
Slab:             395568 kB
SReclaimable:     246700 kB
SUnreclaim:       148868 kB
KernelStack:       30496 kB
PageTables:       165104 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:    16262404 kB
Committed_AS:   27698600 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:      311072 kB
VmallocChunk:   34350899200 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:   3104768 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
DirectMap4k:      225536 kB
DirectMap2M:    13279232 kB
DirectMap1G:     5242880 kB
```

交换将通过三个途径来减少系统中使用的物理页面的个数：　
 
1. 减少缓冲与页面cache的大小， 
2. 将系统V类型的内存页面交换出去，　 
3. 换出或者丢弃页面。(Application 占用的内存页，也就是物理内存不足）。 

事实上，少量地使用swap是不是影响到系统性能的。

那buffers和cached都是缓存，两者有什么区别呢？

为了提高磁盘存取效率, Linux做了一些精心的设计, 除了对dentry进行缓存(用于VFS,加速文件路径名到inode的转换), 还采取了两种主要Cache方式：

Buffer Cache和Page Cache。前者针对磁盘块的读写，后者针对文件inode的读写。这些Cache有效缩短了 I/O系统调用(比如read,write,getdents)的时间。
磁盘的操作有逻辑级（文件系统）和物理级（磁盘块），这两种Cache就是分别缓存逻辑和物理级数据的。

Page cache实际上是针对文件系统的，是文件的缓存，在文件层面上的数据会缓存到page cache。文件的逻辑层需要映射到实际的物理磁盘，这种映射关系由文件系统来完成。当page cache的数据需要刷新时，page cache中的数据交给buffer cache，因为Buffer Cache就是缓存磁盘块的。但是这种处理在2.6版本的内核之后就变的很简单了，没有真正意义上的cache操作。

Buffer cache是针对磁盘块的缓存，也就是在没有文件系统的情况下，直接对磁盘进行操作的数据会缓存到buffer cache中，例如，文件系统的元数据都会缓存到buffer cache中。

简单说来，page cache用来缓存文件数据，buffer cache用来缓存磁盘数据。在有文件系统的情况下，对文件操作，那么数据会缓存到page cache，如果直接采用dd等工具对磁盘进行读写，那么数据会缓存到buffer cache。

所以我们看linux,只要不用swap的交换空间,就不用担心自己的内存太少.如果常常swap用很多,可能你就要考虑加物理内存了.这也是linux看内存是否够用的标准.

如果是应用服务器的话，一般只看第二行，+buffers/cache,即对应用程序来说free的内存太少了，也是该考虑优化程序或加内存了。


<!-- Linux命令行搜索引擎：https://jaywcjlove.github.io/linux-command/ -->
