Linux 是怎樣使用內存的？

01-02

意外發現 swap 分區沒有使用,, 著手去改配置,,
發現 free 命令出來的參數好懵懂啊, 求指點

我還以為這個問題很簡單，本來覺得沒有必要回答的，但看看現有的三個答案，似乎都沒有回答問題，那就我來回答一下吧。

題主的問題不是如何配置swap，而是配置了swap後，free這個命令看不懂。作為一個Linux用戶，你首先要理解Linux的內存管理中的基本概念。

Linux的內存分兩部分，一部分是內核用的，就是驅動等模塊直接分配的內存，這以slab內存為主，背後是真實的物理內存。一部分是進程用的內存，這是Linux使用內存的大頭。

第二個你要理解的問題是，Linux對進程內存的管理策略稱為Lazy策略。總的來說，凡是用不到的東西就不實際做動作，能拖多久就拖多久。你在進程里分配一片內存，只要你不往裡寫，Linux就不真的分配內存。你讀文件也一樣，只要你不真的讀到那裡，就不真的把文件讀到內存裡面。執行一個程序也一樣的，一個老大老大的程序，只要執行不到相應的位置，這個位置的代碼數據什麼的就老老實實待在磁碟上，不會進入內存中。

所以，對Linux來說，進程的內存，有真有假，有些是真的在物理內存中的，有些只是說好要，但不一定真會有的。這樣打個時間差，Linux就可以運行更多的程序了。

所以，進程分配的每片內存背後，都會有一個back log文件，你打開一個文件f，讀裡面的內容，這些內容就會寫入內存，這個內存背後的back log文件就是這個文件f。而所謂swap，就是所有其他內存（例如進程中用malloc分配的內存）的back log文件。你一定要從這個角度理解swap，後面的解釋就好理解了。

好了，你應該注意到了，如果你的內存背後有back log文件，這片內存只要不是正在被訪問，它就是可以被放棄的。因為大不了到你要用的時候，重新從磁碟中把數據讀回來而已。

現在你就可以理解free命令的輸出了，第一行的所謂free和used，就是實際的物理內存的用量。而+-buffer/cache那一行，是把buffer和cache（可以隨時被放棄的）當作空閑內存以後的free和used。你基本上可以認為第二行才表示系統中有多少內存。swap那一行，是說有多少swap被用作back log（同時被寫入）了，那個其實關係不大。

然後我們討論一下什麼是buffer和cache，其實這兩個是一個東西，都是磁碟數據讀入到內存去的部分。但Buffer是Metadata，就是記錄什麼文件名啦，創建時間啦那些數據。Cache則是文件內容。把這兩個東西分開，是因為Cache總是一頁一頁分配的，Buffer通常不大，是幾個文件用一個頁來保存的。所以通常buffer更難釋放。但free這個命令其實不是很關心這種細節啦，你要看更深入的信息，就要看/proc/meminfo和/proc/slabinfo了。如果你真的需要那些信息估計要不需要我在這裡給你解釋了。

最後我們談談怎麼設置swap。這個其實沒有固定的方法。傳統是讓你設物理內存的兩到三倍。但這個是沒有準數的，兩到三倍的邏輯是保證最壞的情況下，系統
還勉強可以運行，這樣你有維護的機會。據我所知，BAT普遍是不用swap，這可以保證性能，但降低單機可靠性。我個人通常是設很大的SWAP的，因為
tmpfs背後就是SWAP，我經常用這種文件系統做驗證，這樣比較方便，題主不用太糾結這個問題，有問題解決問題就好了。

對於伺服器，現在的推薦是不使用 swap。

不使用 swap 導致程序退出與使用 swap 導致性能退化相比，前者更易監控，更易處理，而且很少有連鎖反應。

更新修改：

大致如下：

linux在內存使用上分了四個部分：

內核代碼及內核數據，bss，pci匯流排/video等設備在內存中映射，以及內核保留內存。free 命令以及/proc/meminfo中的內存使用不包含這一部分。這部分可以cat /var/log/dmesg* |grep -i memory 看到。
內存管理模塊（頁表，slab內存分配器）佔用一部分, 這一部分的內存。見/proc/meminfo中的slab 以及pagetable 。free 命令輸出的used列包含slab和pagetable使用的。
應用進程佔用（應用進程本身的代碼，以及常量、堆棧，都在這一部分，它們（指代碼/堆棧等）被放在連續的邏輯內存頁面上，但這些頁面在物理上可以是不連續的。關於邏輯頁面和物理頁面的映射，由此進程自身的管理模塊（PCB）的頁表來管理）。單個進程使用的物理頁面統計可以在/proc/pid/statm 中第二列看到（第一列是虛擬內存的佔用，虛擬內存定義可自行百度），把pid換成你想查的進程，但是第二列也含有動態鏈接庫所佔用的內存。當遍歷所有進程來統計進程實際使用的內存時，（這裡只是粗略統計，因為rss是包括共享內存的，比如動態鏈接庫）有統計重複：見下面遍歷統計內存使用腳本：

#/bin/bash

for PROC in `ls /proc/|grep "^[0-9]"`

if [ -f /proc/$PROC/statm ]; then

TEP=`cat /proc/$PROC/statm | awk "{print ($2)}"`

RSS=`expr $RSS + $TEP`

done

RSS=`expr $RSS * 4`

echo $RSS"KB"

關於cache和buffer部分，之前的解釋有錯誤更正如下：

4. cache ,文件緩存，程序讀/寫取過的文件或經常讀取文件（2.6以後的內核，共享的動態庫文件也在cache里），會在這一部分，再次讀相同的文件時，可以先在cache部分讀取，以節省讀硬碟的時間。讀硬碟的速度實在太慢。

5. buffer：緩衝，理解上相當於cache的目錄。見下面英文：

free 看到的是：

used: 指上面提到的 2+3+4+5
cache: 指上面提到4
buffer: 指上面提到5

swap:

理論上說 4個部分中，當系統進程多起來（2的使用多起來），內存需求增加時，系統會自己減少4和5部分（主要是4）的內存佔用，以提供給應用程序使用。但當內存被耗盡時，或剩餘內存不能滿足新產生的進程對內存的需求時，swap 就被使用了。系統進程管理模塊會從進程鏈表中找一些較少運行或運行級別低（其實都差不多）的進程，並把它們的頁面從內存中移出到硬碟的swap區，以騰出內存空間給新的高級別的進程用。（BTW:當你發現你的swap使用較高時或交換頻繁時（vmstatus第7第8列為非0），多半是需要擴內存了）

1. 確保你的交換分區 &>= 物理內存 * 2

2. 當使用需要大內存的軟體時（PyCharm等），交換分區是不死機的關鍵。

感覺速度變慢了，檢測交換分區使用量。如果使用了30%，趕緊用「kill -9 進程id」殺掉。不然真死機了，就麻煩了。