手動釋放Linux上的Swap、Buffer和Cache

本文介紹 記憶體機制、虛擬記憶體swap、buffer/cache釋放等原理及實操。

我們知道，直接從實體記憶體讀寫資料要比從硬碟讀寫資料要快的多，因此，我們希望所有資料的讀取和寫入都在記憶體完成，而記憶體是有限的，這樣就引出了實體記憶體與虛擬記憶體的概念。

實體記憶體就是系統硬體提供的記憶體大小，是真正的記憶體，相對於實體記憶體，在linux下還有一個虛擬記憶體的概念，虛擬記憶體就是為了滿足實體記憶體的不足而提出的策略，它是利用磁碟空間虛擬出的一塊邏輯記憶體，用作虛擬記憶體的磁碟空間被稱為交換空間（Swap Space）。

作為實體記憶體的擴充套件，linux會在實體記憶體不足時，使用交換分割槽的虛擬記憶體，更詳細的說，就是核心會將暫時不用的記憶體塊資訊寫到交換空間，這樣以來，實體記憶體得到了釋放，這塊記憶體就可以用於其它目的，當需要用到原始的內容時，這些資訊會被重新從交換空間讀入實體記憶體。

Linux的記憶體管理採取的是分頁存取機制，為了保證實體記憶體能得到充分的利用，核心會在適當的時候將實體記憶體中不經常使用的資料塊自動交換到虛擬記憶體中，而將經常使用的資訊保留到實體記憶體。

要深入瞭解linux記憶體執行機制，需要知道下面提到的幾個方面：

會不時的進行頁面交換操作，以保持儘可能多的空閒實體記憶體，即使並沒有什麼事情需要記憶體，Linux也會交換出暫時不用的記憶體頁面。這可以避免等待交換所需的時間。

Linux 進行頁面交換是有條件的，不是所有頁面在不用時都交換到虛擬記憶體，linux核心根據”最近最經常使用“演算法，僅僅將一些不經常使用的頁面檔案交換到虛擬 記憶體，有時我們會看到這麼一個現象：linux實體記憶體還有很多，但是交換空間也使用了很多。其實，這並不奇怪，例如，一個佔用很大記憶體的程式執行時，需 要耗費很多記憶體資源，此時就會有一些不常用頁面檔案被交換到虛擬記憶體中，但後來這個佔用很多記憶體資源的程式結束並釋放了很多記憶體時，剛才被交換出去的頁面 檔案並不會自動的交換進實體記憶體，除非有這個必要，那麼此刻系統實體記憶體就會空閒很多，同時交換空間也在被使用，就出現了剛才所說的現象了。關於這點，不 用擔心什麼，只要知道是怎麼一回事就可以了。

交換空間的頁面在使用時會首先被交換到實體記憶體，如果此時沒有足夠的實體記憶體來容納這些頁 面，它們又會被馬上交換出去，如此以來，虛擬記憶體中可能沒有足夠空間來儲存這些交換頁面，最終會導致linux出現假當機、服務異常等問題，linux雖 然可以在一段時間內自行恢復，但是恢復後的系統已經基本不可用了。

因此，合理規劃和設計Linux記憶體的使用，是非常重要的.

在Linux 作業系統中，當應用程式需要讀取檔案中的資料時，作業系統先分配一些記憶體，將資料從磁碟讀入到這些記憶體中，然後再將資料分發給應用程式；當需要往檔案中寫 資料時，作業系統先分配記憶體接收使用者資料，然後再將資料從記憶體寫到磁碟上。然而，如果有大量資料需要從磁碟讀取到記憶體或者由記憶體寫入磁碟時，系統的讀寫性 能就變得非常低下，因為無論是從磁碟讀資料，還是寫資料到磁碟，都是一個很消耗時間和資源的過程，在這種情況下，Linux引入了buffers和 cached機制。

buffers與cached都是記憶體操作，用來儲存系統曾經開啟過的檔案以及檔案屬性資訊，這樣當作業系統需要讀取某些檔案時，會首先在buffers 與cached記憶體區查詢，如果找到，直接讀出傳送給應用程式，如果沒有找到需要資料，才從磁碟讀取，這就是作業系統的快取機制，透過快取，大大提高了操 作系統的效能。但buffers與cached緩衝的內容卻是不同的。

buffers是用來緩衝塊裝置做的，它只記錄檔案系統的後設資料（metadata）以及 tracking in-flight pages，而cached是用來給檔案做緩衝。更通俗一點說：buffers主要用來存放目錄裡面有什麼內容，檔案的屬性以及許可權等等。而cached直接用來記憶我們開啟過的檔案和程式。

為了驗證我們的結論是否正確，可以透過vi開啟一個非常大的檔案，看看cached的變化，然後再次vi這個檔案，感覺一下兩次開啟的速度有何異同，是不是第二次開啟的速度明顯快於第一次呢？接著執行下面的 ：

find / -name .conf看看buffers的值是否變化，然後重複執行find ，看看兩次顯示速度有何不同。

[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness  
60

上面這個60代表實體記憶體在使用40%的時候才會使用swap（參考網路資料：當剩餘實體記憶體低於40%（40=100-60）時，開始使用交換空間）swappiness=0的時候表示最大限度使用實體記憶體，然後才是 swap空間，swappiness＝100的時候表示積極的使用swap分割槽，並且把記憶體上的資料及時的搬運到swap空間裡面。

值越大表示越傾向於使用swap。可以設為0，這樣做並不會禁止對swap的使用，只是最大限度地降低了使用swap的可能性。

通常情況下：swap分割槽設定建議是記憶體的兩倍 （記憶體小於等於4G時），如果記憶體大於4G，swap只要比記憶體大就行。另外儘量的將swappiness調低，這樣系統的效能會更好。

B.修改swappiness引數

#臨時性修改：  
[root@wenwen ~]# sysctl vm.swappiness=10  
vm.swappiness = 10  
[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness  
10  
#永久性修改：  
[root@wenwen ~]# vim /etc/sysctl.conf  
加入引數：  
vm.swappiness = 35 
然後在直接：  
[root@wenwen ~]# sysctl -p /etc/sysctl.conf  
#檢視是否生效：  
cat /proc/sys/vm/swappiness  
35

立即生效，重啟也可以生效。

一般系統是不會自動釋放記憶體的關鍵的配置檔案/proc/sys/vm/drop_caches。這個檔案中記錄了快取釋放的引數，預設值為0，也就是不釋放快取。他的值可以為0~3之間的任意數字，代表著不同的含義：

• 0 – 不釋放
• 1 – 釋放頁快取
• 2 – 釋放dentries和inodes
• 3 – 釋放所有快取

實操：

很明顯多出來很多空閒的記憶體了吧

前提：首先要保證記憶體剩餘要大於等於swap使用量，否則會當機！根據記憶體機制，swap分割槽一旦釋放，所有存放在swap分割槽的檔案都會轉存到實體記憶體上。通常透過重新掛載swap分割槽完成釋放swap。

a.檢視當前swap分割槽掛載在哪？b.關停這個分割槽c.檢視狀態：d.檢視swap分割槽是否關停，最下面一行顯示全e.將swap掛載到/dev/sda5上f.檢視掛載是否成功

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