Linux内存、Swap、Cache、Buffer详细解析

1. 通过 free 命令看 Linux 内存

• total：总内存大小。
• used：已经使用的内存大小（这里面包含 cached 和 buffers 和 shared 部分）。
• free：空闲的内存大小。
• shared：进程间共享内存（一般不会用，可以忽略）。
• buffers：内存中写完的东西缓存起来，这样快速响应请求，后面数据再定期刷到磁盘上。
• cached：内存中读完缓存起来内容占的大小（这部分是为了下次查询时快速返回）。

-/+ buffers/cache 看做两部分：

• -buffers/cache：正在使用的内存大小（注意不是 used 部分，因为 buffers 和 cached 并不是正在使用的，组织和人民需要是它们是可以释放的），其值 =used-buffers-cached。
• +buffers/cache：可用的内存大小（同理也不是 free 表示的部分），其值 =free+buffers+cached。

Swap：硬盘上交换分区的使用大小。

设计的目的就是当上面提到的 +buffers/cache 表示的可用内存都已使用完，新的读写请求过来后，会把内存中的部分数据写入磁盘，从而把磁盘的部分空间当做虚拟内存来使用。

2. Buffer 和 Cache 介绍

Cache（缓存），为了调高 CPU 和内存之间数据交换而设计，Buffer（缓冲）为了提高内存和硬盘（或其他 I / O 设备的数据交换而设计）。

Cache 主要是针对读操作设计的，不过 Cache 概念可能容易混淆，我理解为 CPU 本身就有 Cache，包括一级缓存、二级缓存、三级缓存，我们知道 CPU 所有的指令操作对接的都是内存，而 CPU 的处理能力远高于内存速度，所以为了不让 CPU 资源闲置，Intel 等公司在 CPU 内部集成了一些 Cache，但毕竟不能放太多电路在里面，所以这部分 Cache 并不是很大，主要是用来存放一些常用的指令和常用数据，真正大部分 Cache 的数据应该是占用内存的空间来缓存请求过的数据，即上面的 Cached 部分（这部分纯属个人理解，正确与否有待考证）。

Buffer 主要是针对写操作设计的，更细的说是针对内存和硬盘之间的写操作来设计的，目的是将写的操作集中起来进行，减少磁盘碎片和硬盘反复寻址过程，提高性能。

在 Linux 系统内部有一个守护进程会定期清空 Buffer 中的内容，将其写入硬盘内，当手动执行 sync 命令时也会触发上述操作。

3. 常见症状

症状一：在 Linux 中频繁存取文件，物理内存很快用光，而 cached 一直在增长。

解释：Linux 会对每次请求过的数据缓存在 cache 里，好处就是 CPU 的处理速度远远高于内存，所以在 CPU 和内存通讯的时候可以快速从 cache 中命中结果返回。

症状二：Swap 被占用。

解释：内存可能不够了，才会占 Swap，所以 Swap 可以作为服务器监控的一项指标，引起注意。

4. 手动清理 Swap 和 buffers/cache

(1) 清理 Swap

操作说明：如果已经使用了 Swap，且当前清空下 +buffers/cache 还有空间，在执行  swapoff - a 操作时，会触发把 Swap 中的内容交换到内存中，数据不会丢失。

(2) 清理 buffers/cache:

操作说明：

5. 总结

通过上面的分析可以知道，当空闲物理内存不多时，不一定表示系统运行状态很差，因为内存的 cache 及 buffer 部分可以随时被重用，在某种意义上，这两部分内存也可以看作是额外的空闲内存。

swap 如果被频繁调用，bi，bo 长时间不为 0，则才是内存资源是否紧张的依据。通过 free 看资源时，实际主要关注 -/+ buffers/cache 的值就可以知道内存到底够不够了。

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