free 结果详解

[root@Linux /tmp]# free
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       4149156    4130412      18744          0      13220    2720160
-/+ buffers/cache:    1397032    2752124
Swap:      6289408        144    6289264

第1行
total 内存总数: 4149156
used 已经使用的内存数: 4130412
free 空闲的内存数: 18744
shared 当前已经废弃不用，总是0
buffers Buffer Cache内存数: 13220  系统分配但未被使用的buffers 数量。
cached Page Cache内存数: 2720160  系统分配但未被使用的cache 数量。

关系：total = used + free

第2行：
-/+ buffers/cache的意思相当于：
-buffers/cache 的内存数：1397032 (等于第1行的 used - buffers - cached)
+buffers/cache 的内存数: 2752124 (等于第1行的 free + buffers + cached)

可见-buffers/cache反映的是被程序实实在在吃掉的内存，而+buffers/cache反映的是可以挪用的内存总数。

第三行单独针对交换分区, 就不用再说了.

为了提高磁盘存取效率, Linux做了一些精心的设计, 除了对dentry进行缓存(用于VFS,加速文件路径名到inode的转换), 还采取了两种主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache。前者针对磁盘块的读写，后者针对文件inode的读写。这些Cache有效缩短了 I/O系统调用(比如read,write,getdents)的时间。

如果感兴趣可以进一步参考文件/proc/meminfo，free命令就是根据它的信息生成的。free命令的源码可从procps-xxx-.src.rpm获取，xxx为版本号，比如procps-3.2.3-5.3.src.rpm。

参考内核代码：

arch/i386/mm/init.c
fs/proc/proc_misc.c
include/linux/swap.h
mm/filemap.c
fs/buffer.c
另外还可以参考O'REILLY的书《Understanding the LINUX KERNEL》。

 

更详细的解释参考：Difference Between Buffer and Cache

　　对于共享内存（Shared memory），主要用于在UNIX 环境下不同进程之间共享数据，是进程间通信的一种方法，一般的应用程序不会申请使用共享内存，笔者也没有去验证共享内存对上面等式的影响。如果你有兴趣，请参考：What is Shared Memory?

　　cache 和 buffer的区别：

　　Cache：高速缓存，是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存，CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期，Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据，当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache)，L1 Cache集成在CPU内部，L2 Cache早期一般是焊在主板上,现在也都集成在CPU内部，常见的容量有256KB或512KB L2 Cache。

　　Buffer：缓冲区，一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。通过缓冲区，可以使进程之间的相互等待变少，从而使从速度慢的设备读入数据时，速度快的设备的操作进程不发生间断。

　　Free中的buffer和cache：（它们都是占用内存）：

　　buffer : 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

　　如果 cache 的值很大，说明cache住的文件数很多。如果频繁访问到的文件都能被cache住，那么磁盘的读IO bi会非常小。