Linux內(nèi)存、Swap、Cache、Buffer詳細解析
1. 通過free命令看Linux內(nèi)存
total：總內(nèi)存大小。
used：已經(jīng)使用的內(nèi)存大小(這里面包含cached和buffers和shared部分)。
free：空閑的內(nèi)存大小。
shared：進程間共享內(nèi)存(一般不會用，可以忽略)。
buffers：內(nèi)存中寫完的東西緩存起來，這樣快速響應(yīng)請求，后面數(shù)據(jù)再定期刷到磁盤上。
cached：內(nèi)存中讀完緩存起來內(nèi)容占的大小(這部分是為了下次查詢時快速返回)。
-/+ buffers/cache看做兩部分：
-buffers/cache：正在使用的內(nèi)存大小(注意不是used部分，因為buffers和cached并不是正在使用的，組織和人民需要是它們是可以釋放的)，其值=used-buffers-cached。
+buffers/cache：可用的內(nèi)存大小(同理也不是free表示的部分)，其值=free+buffers+cached。
Swap：硬盤上交換分區(qū)的使用大小。
設(shè)計的目的就是當上面提到的+buffers/cache表示的可用內(nèi)存都已使用完，新的讀寫請求過來后，會把內(nèi)存中的部分數(shù)據(jù)寫入磁盤，從而把磁盤的部分空間當做虛擬內(nèi)存來使用。
2. Buffer和Cache介紹
Cache(緩存)，為了調(diào)高CPU和內(nèi)存之間數(shù)據(jù)交換而設(shè)計，Buffer(緩沖)為了提高內(nèi)存和硬盤(或其他I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)交換而設(shè)計)。
Cache主要是針對讀操作設(shè)計的，不過Cache概念可能容易混淆，我理解為CPU本身就有Cache，包括一級緩存、二級緩存、三級緩存，我們知道CPU所有的指令操作對接的都是內(nèi)存，而CPU的處理能力遠高于內(nèi)存速度，所以為了不讓CPU資源閑置，Intel等公司在CPU內(nèi)部集成了一些Cache，但畢竟不能放太多電路在里面，所以這部分Cache并不是很大，主要是用來存放一些常用的指令和常用數(shù)據(jù)，真正大部分Cache的數(shù)據(jù)應(yīng)該是占用內(nèi)存的空間來緩存請求過的數(shù)據(jù)，即上面的Cached部分(這部分純屬個人理解，正確與否有待考證)。
Buffer主要是針對寫操作設(shè)計的，更細的說是針對內(nèi)存和硬盤之間的寫操作來設(shè)計的，目的是將寫的操作集中起來進行，減少磁盤碎片和硬盤反復(fù)尋址過程，提高性能。
在Linux系統(tǒng)內(nèi)部有一個守護進程會定期清空Buffer中的內(nèi)容，將其寫入硬盤內(nèi)，當手動執(zhí)行sync命令時也會觸發(fā)上述操作。
3. 常見癥狀
癥狀一：在Linux中頻繁存取文件，物理內(nèi)存很快用光，而cached一直在增長。
解釋：Linux會對每次請求過的數(shù)據(jù)緩存在cache里，好處就是CPU的處理速度遠遠高于內(nèi)存，所以在CPU和內(nèi)存通訊的時候可以快速從cache中命中結(jié)果返回。
癥狀二：Swap被占用。
解釋：內(nèi)存可能不夠了，才會占Swap，所以Swap可以作為服務(wù)器監(jiān)控的一項指標，引起注意。
4. 手動清理Swap和buffers/cache
(1) 清理Swap
- swapoff -a && swapon -a
操作說明：如果已經(jīng)使用了Swap，且當前清空下+buffers/cache還有空間，在執(zhí)行 swapoff -a操作時，會觸發(fā)把Swap中的內(nèi)容交換到內(nèi)存中，數(shù)據(jù)不會丟失。
(2) 清理buffers/cache:
- sync; sync; sync;&& echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches
- sleep 2
- echo 0 > /proc/sys/vm/drop_caches
操作說明：
sync-->將緩存的內(nèi)從寫回到硬盤中;
echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches-->修改drop_caches的值為3，默認為0，改為3系統(tǒng)會清理緩存的內(nèi)容;
sleep 2 --> 等一下，防止上一步?jīng)]執(zhí)行完;
echo 0 >/proc/sys/vm/drop_caches --> 改回默認值
5. 總結(jié)
通過上面的分析可以知道，當空閑物理內(nèi)存不多時，不一定表示系統(tǒng)運行狀態(tài)很差，因為內(nèi)存的cache及buffer部分可以隨時被重用，在某種意義上，這兩部分內(nèi)存也可以看作詩額外的空閑內(nèi)存。
swap如果被頻繁調(diào)用，bi，bo長時間不為0，則才是內(nèi)存資源是否緊張的依據(jù)。通過free看資源時，實際主要關(guān)注-/+ buffers/cache的值就可以知道內(nèi)存到底夠不夠了。
