1.free 命令下free/available区别
例子
[root@VM_16_17_centos bin]# free
total used free shared buff/cache available
Mem: 1882892 785272 280428 40496 817192 852060
Swap: 0 0 0
1.1 基本概念
第一列
Mem 内存的使用信息
Swap 交换空间的使用信息
第一行
total 系统总的可用物理内存大小
used 已被使用的物理内存大小
free 还有多少物理内存可用
shared 被共享使用的物理内存大小
buff/cache 被 buffer 和 cache 使用的物理内存大小
available 还可以被 应用程序 使用的物理内存大小
1.2 重点概念
free 与 available 的区别
free 是真正尚未被使用的物理内存数量。
available 是应用程序认为可用内存数量,available = free + buffer + cache (注:只是大概的计算方法)
Linux 为了提升读写性能,会消耗一部分内存资源缓存磁盘数据,对于内核来说,buffer 和 cache 其实都属于已经被使用的内存。但当应用程序申请内存时,如果 free 内存不够,内核就会回收 buffer 和 cache 的内存来满足应用程序的请求。这就是稍后要说明的 buffer 和 cache。
buff 和 cache 的区别
从字面上和语义来看,buffer名为缓冲,cache名为缓存。我们知道各种硬件存在制作工艺上的差别,所以当两种硬件需要交互的时候,肯定会存在速度上的差异,而且只有交互双方都完成才可以各自处理别的其他事务。假如现在有两个需要交互的设备A和B,A设备用来交互的接口速率为1000M/s,B设备用来交互的接口速率为500M/s,那他们彼此访问的时候都会出现以下两种情况:(以A来说)
一.A从B取一个1000M的文件结果需要2s,本来需要1s就可以完成的工作,却还需要额外等待1s,B设备把剩余的500M找出来,这等待B取出剩下500M的空闲时间内(1s)其他的事务还干不了
二.A给B一个1000M的文件结果也需要2s,本来需要也就1s就可以完成的工作,却由于B,1s内只能拿500M,剩下的500M还得等下一个1sB来取,这等待下1s的时间还做不了其他事务。
那有什么方法既可以让A在‘取’或‘给’B的时候既能完成目标任务又不浪费那1s空闲等待时间去处理其他事务呢?我们知道产生这种结果主要是因为B跟不上A的节奏,但即使这样A也得必须等B处理完本次事务才能干其他活(单核cpu来说),除非你有三头六臂。那有小伙伴可能会问了,能不能在A和B之间加一层区域比如说ab,让ab既能跟上A的频率也会照顾B的感受,没错我们确实可以这样设计来磨合接口速率上的差异,你可以这样想象,在区域ab提供了两个交互接口一个是a接口另一个是b接口,a接口的速率接近A,b接口的速率最少等于B,然后我们把ab的a和A相连,ab的b和B相连,ab就像一座桥把A和B链接起来,并告知A和B通过他都能转发给对方,文件可以暂时存储,最终拓扑大概如下:
示例
现在我们再来看上述两种情况:
对于第一种情况A要B:当A从B取一个1000M的文件,他把需求告诉了ab,接下来ab通过b和B进行文件传送,由于B本身的速率,传送第一次ab并没有什么卵用,对A来说不仅浪费了时间还浪费了感情,ab这家伙很快感受到了A的不满,所以在第二次传送的时候,ab背着B偷偷缓存了一个一模一样的文件,而且只要从B取东西,ab都会缓存一个拷贝下来放在自己的大本营,如果下次A或者其他C来取B的东西,ab直接就给A或C一个货真价实的赝品,然后把它通过a接口给了A或C,由于a的速率相对接近A的接口速率,所以A觉得不错为他省了时间,最终和ab的a成了好基友,说白了此时的ab提供的就是一种缓存能力,即cache,绝对的走私!因为C取的是A执行的结果。所以在这种工作模式下,怎么取得的东西是最新的也是我们需要考虑的,一般就是清cache。例如cpu读取内存数据,硬盘一般都提供一个内存作为缓存来增加系统的读取性能
对于第二种情况A给B:当A发给B一个1000M的文件,因为A知道通过ab的a接口就可以转交给B,而且通过a接口要比通过B接口传送文件需要等待的时间更短,所以1000M通过a接口给了ab ,站在A视图上他认为已经把1000M的文件给了B,但对于ab并不立即交给B,而是先缓存下来,除非B执行sync命令,即使B马上要,但由于b的接口速率最少大于B接口速率,所以也不会存在漏洞时间,但最终的结果是A节约了时间就可以干其他的事务,说白了就是推卸责任,哈哈而ab此时提供的就是一种缓冲的能力,即buffer,它存在的目的适用于当速度快的往速度慢的输出东西。例如内存的数据要写到磁盘,cpu寄存器里的数据写到内存。
看了上面这个例子,那我们现在看一下在计算机领域,在处理磁盘IO读写的时候,cpu,memory,disk基于这种模型给出的一个实例。我们先来一幅图:(我从别家当来的,我觉得,看N篇文档 不如瞄此一图)
示例
page cache:文件系统层级的缓存,从磁盘里读取的内容是存储到这里,这样程序读取磁盘内容就会非常快,比如使用grep和find等命令查找内容和文件时,第一次会慢很多,再次执行就快好多倍,几乎是瞬间。但如上所说,如果对文件的更新不关心,就没必要清cache,否则如果要实施同步,必须要把内存空间中的cache clean下
buffer cache:磁盘等块设备的缓冲,内存的这一部分是要写入到磁盘里的。这种情况需要注意,位于内存buffer中的数据不是即时写入磁盘,而是系统空闲或者buffer达到一定大小统一写到磁盘中,所以断电易失,为了防止数据丢失所以我们最好正常关机或者多执行几次sync命令,让位于buffer上的数据立刻写到磁盘里。
2.cat /proc/meminfo各项含义
MemTotal: 45964 kB //所有可用的内存大小,物理内存减去预留位和内核使用。系统从加电开始到引导完成,firmware/BIOS要预留一些内存,内核本身要占用一些内存,最后剩下可供内核支配的内存就是MemTotal。这个值在系统运行期间一般是固定不变的,重启会改变。
MemFree: 1636 kB //表示系统尚未使用的内存。
MemAvailable: 8496 kB //真正的系统可用内存,系统中有些内存虽然已被使用但是可以回收的,比如cache/buffer、slab都有一部分可以回收,所以这部分可回收的内存加上MemFree才是系统可用的内存
Buffers: 0 kB //用来给块设备做缓存的内存,(文件系统的 metadata、pages)
Cached: 7828 kB //分配给文件缓冲区的内存,例如vi一个文件,就会将未保存的内容写到该缓冲区
SwapCached: 0 kB //被高速缓冲存储用的交换空间(硬盘的swap)的大小
Active: 19772 kB //经常使用的高速缓冲存储器页面文件大小
Inactive: 3128 kB //不经常使用的高速缓冲存储器文件大小
Active(anon): 15124 kB //活跃的匿名内存
Inactive(anon): 52 kB //不活跃的匿名内存
Active(file): 4648 kB //活跃的文件使用内存
Inactive(file): 3076 kB //不活跃的文件使用内存
Unevictable: 0 kB //不能被释放的内存页
Mlocked: 0 kB //系统调用 mlock 家族允许程序在物理内存上锁住它的部分或全部地址空间。这将阻止Linux 将这个内存页调度到交换空间(swap space),即使该程序已有一段时间没有访问这段空间
SwapTotal: 0 kB //交换空间总内存
SwapFree: 0 kB //交换空间空闲内存
Dirty: 4 kB //等待被写回到磁盘的
Writeback: 0 kB //正在被写回的
AnonPages: 15100 kB //未映射页的内存/映射到用户空间的非文件页表大小
Mapped: 7160 kB //映射文件内存
Shmem: 100 kB //已经被分配的共享内存
Slab: 9236 kB //内核数据结构缓存
SReclaimable: 2316 kB //可收回slab内存
SUnreclaim: 6920 kB //不可收回slab内存
KernelStack: 2408 kB //内核消耗的内存
PageTables: 1268 kB //管理内存分页的索引表的大小
NFS_Unstable: 0 kB //不稳定页表的大小
Bounce: 0 kB //在低端内存中分配一个临时buffer作为跳转,把位于高端内存的缓存数据复制到此处消耗的内存
WritebackTmp: 0 kB //FUSE用于临时写回缓冲区的内存
CommitLimit: 22980 kB //系统实际可分配内存
Committed_AS: 536244 kB //系统当前已分配的内存
VmallocTotal: 892928 kB //预留的虚拟内存总量
VmallocUsed: 29064 kB //已经被使用的虚拟内存
VmallocChunk: 860156 kB //可分配的最大的逻辑连续的虚拟内存
3.sar命令查看历史的物理机性能情况
https://blog.csdn.net/m0_61066945/article/details/126213941
4.参考
memavailable的计算方式:
https://www.sidney.wiki/linuxkernel/834.html
各分类的详细解释:https://blog.csdn.net/mrhjlong/article/details/130628208