Linux内存分析与清理

文章作者：Tyan
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1. free命令

Linux中查看内存的命令为free，命令如下：

$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            62G        4.9G        627M        520K         57G         57G
Swap:          4.0G        335M        3.7G

每一列的解释如下：

total：内存总数
used：已经使用的内存数
free：空闲的内存数
shared：当前已经废弃不用
buffers Buffer：缓存内存数
cached Page：缓存内存数

可以看出buff/cache占用的内存份额很大，有时候程序运行结束后，大量内存仍位于buff/cache中，有时运行程序会导致内存不足，因此需要将这部分内存释放出来。

2. Linux中的缓存分类

要清理Linux中的cache，首先要明白buff和cache的区别(free中的buff/cache)，以及pagecache，dentries和inodes的区别。

buff
作为buffer cache的内存，是块设备的读写缓冲区
cache
作为page cache的内存，文件系统的cache。Buffer cache是针对磁盘块的缓存，也就是在没有文件系统的情况下，直接对磁盘进行操作的数据会缓存到buffer cache中。
pagecache

页面缓存（pagecache）可以包含磁盘块的任何内存映射。这可以是缓冲I/O，内存映射文件，可执行文件的分页区域——操作系统可以从文件保存在内存中的任何内容。Page cache实际上是针对文件系统的，是文件的缓存，在文件层面上的数据会缓存到page cache。

dentries
表示目录的数据结构
inodes
表示文件的数据结构

总结：cached是cpu与内存间的，buffer是内存与磁盘间的，都是为了解决速度不对等的问题。buffer是即将要被写入磁盘的，而cache是被从磁盘中读出来的。

缓存（cached）是把读取过的数据保存起来，重新读取时若命中（找到需要的数据）就不要去读硬盘了，若没有命中就读硬盘。其中的数据会根据读取频率进行组织，把最频繁读取的内容放在最容易找到的位置，把不再读的内容不断往后排，直至从中删除。

缓冲（buffers）是根据磁盘的读写设计的，把分散的写操作集中进行，减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道，从而提高系统性能。linux有一个守护进程定期清空缓冲内容（即写入磁盘），也可以通过sync命令手动清空缓冲。

3. 清理cache

/proc/sys/vm/drop_caches (since Linux 2.6.16)
Writing to this file causes the kernel to drop clean caches,dentries and inodes from memory, causing that memory to become free.
To free pagecache, use echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches;
to free dentries and inodes, use echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches;
to free pagecache, dentries and inodes, use echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches.
Because this is a non-destructive operation and dirty objects are not freeable, the user should run sync first.

/proc是一个虚拟文件系统，我们可以通过对它的读写操作做为与kernel实体间进行通信的一种手段。也就是说可以通过修改/proc中的文件，来对当前kernel的行为做出调整。那么我们可以通过调整/proc/sys/vm/drop_caches来释放内存。/proc/sys/vm/drop_caches中的默认值为0，值为1时表示可以释放pagecache缓存，值为2时可以释放pagecache和inode缓存，值为3时可以释放pagecache, dentries和inodes缓存。当然在释放内存之前需要执行sync命令。

1
2
3

sync && echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
sync && echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
sync && echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

参考资料

1.http://www.linuxde.net/2011/07/402.html