Linux記憶體被吃掉了，它去哪裡了？

Linux雲端計算資料自學發表於2018-12-19

在Windows下資源管理器檢視記憶體使用的情況，如果使用率達到80%以上，再執行大程式就能感覺到系統不流暢了，因為在記憶體緊缺的情況下使用交換分割槽，頻繁地從磁碟上換入換出頁會極大地影響系統的效能。而當我們使用free命令檢視Linux系統記憶體使用情況時，會發現記憶體使用一直處於較高的水平，即使此時系統並沒有執行多少軟體。

這正是Windows和Linux在記憶體管理上的區別，乍一看，Linux系統吃掉我們的記憶體（Linux ate my ram），但其實這也正是其記憶體管理的特點。

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free命令介紹

下面為使用free命令檢視我們實驗室檔案伺服器記憶體得到的結果，-m選項表示使用MB為單位：

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輸出的第二行表示系統記憶體的使用情況：

Mem： total（總量）= 3920MB，
used（已使用）= 1938MB，
free（空閒）= 1982MB，
shared（共享記憶體）= 0MB，
buffers = 497MB，
cached = 1235MB

注：前面四項都比較好理解，buffer 和 cache找不到合適的詞來翻譯，它們的區別在於：

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用於存放要輸出到磁碟的資料，而cache是從磁碟讀出存放到記憶體中待今後使用的資料。它們的引入均是為了提供IO的效能。

輸出的第三行表示在第二行的基礎上-/+ buffers/cache得到的：

– buffers/cache used = Mem used – buffers – cached = 1938MB – 497MB – 1235MB = 205MB
+ buffers/cache free = Mem free + buffers + cached = 1982MB + 497MB + 1235MB = 3714MB

輸出的第三行表示交換分割槽使用的情況：

Swap：total（總量）= 4095MB
used（使用）= 0MB
free（空閒）= 4095MB

由於系統當前記憶體還比較充足，並未使用到交換分割槽。

上面輸出的結果比較難理解的可能是第三行，為什麼要向使用者展示這行資料呢？記憶體使用量減去系統buffer/cached的記憶體表示何意呢？系統空閒記憶體加上buffer/cached的記憶體又表示何意？

記憶體的分類

我們把記憶體分為三類，從使用者和作業系統的角度對其使用情況有不同的稱呼：

Memory that is	You’d call it	Linux calls it
taken by applications	Used	Used
available for applications, and used for something	Free	Used
not used for anything	Free	Free

上表中something代表的正是free命令中”buffers/cached”的記憶體，由於這塊記憶體從作業系統的角度確實被使用，但如果使用者要使用，這塊記憶體是可以很快被回收被使用者程式使用，因此從使用者角度這塊記憶體應劃為空閒狀態。

再次回到free命令輸出的結果，第三行輸出的結果應該就能理解了，這行的數字表示從使用者角度看系統記憶體的使用情況。因此，如果你用top或者free命令檢視系統的記憶體還剩多少，其實你應該將空閒記憶體加上buffer/cached的記憶體，那才是實際系統空閒的記憶體。

buffers/cached好處

Linux 記憶體管理做了很多精心的設計，除了對dentry進行快取（用於VFS，加速檔案路徑名到inode的轉換），還採取了兩種主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache，目的就是為了提升磁碟IO的效能。從低速的塊裝置上讀取資料會暫時儲存在記憶體中，即使資料在當時已經不再需要了，但在應用程式下一次訪問該資料時，它可以從記憶體中直接讀取，從而繞開低速的塊裝置，從而提高系統的整體效能。

而Linux會充分利用這些空閒的記憶體，設計思想是記憶體空閒還不如拿來多快取一些資料，等下次程式再次訪問這些資料速度就快了，而如果程式要使用記憶體而系統中記憶體又不足時，這時不是使用交換分割槽，而是快速回收部分快取，將它們留給使用者程式使用。

因此，可以看出，buffers/cached真是百益而無一害，真正的壞處可能讓使用者產生一種錯覺——Linux耗記憶體！

其實不然，Linux並沒有吃掉你的記憶體，只要還未使用到交換分割槽，你的記憶體所剩無幾時，你應該感到慶幸，因為Linux快取了大量的資料，也許下一次你就從中受益。