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菜鸟入门:linux系统下free命令中显示的free与available区别

free是指查看当前系统内存的使用情况,它显示系统中剩余及已用的物理内存和交换内存,以及共享内存和被核心使用的缓冲区。

total :内存总数  used:已经使用内存数    free :剩余内存数    swap:虚拟内存

例子

[root@andyxweb ~]# free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           990M        373M         88M        2.4M        528M        441M
Swap:          2.0G        142M        1.9G

free-non-drop.png插图

先说明一些基本概念
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

其中有两个概念需要注意

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

以下内容源自# buffer和cache怎么让你们解释的那么难理解?

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)

  1. 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
  2. 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。

那么,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:

14773634-c482af49f37c105b.png插图(1)

如上图示例

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)

14773634-59252f6de085ed78.jpg插图(2)

如上图示例

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。

(END)

作者:不做秃顶的程序猿
引用:https://www.jianshu.com/p/2ffeb3a3aa90
来源:简书