Linux中的free命令

解釋一下Linux上free命令的輸出。
　　下面是free的運行結果，一共有4行。為了方便說明，我加上了列號。這樣可以把free的輸出看成一個二維數組FO(Free Output)。例如：
FO[2][1] = 15402628 FO[3][2] = 12033012

 
free的輸出一共有四行，第四行為交換區的信息，分別是交換的總量（total），使用量（used）和有多少空閒的交換區（free），這個比較清楚，不說太多。
　　free輸出地第二行和第三行是比較讓人迷惑的。這兩行都是說明內存使用情況的。第一列是總量（total），第二列是使用量（used），第三列是可用量（free）。
　　第一行的輸出時從操作系統（OS）來看的。也就是說，從OS的角度來看，計算機上一共有:
15402628KB（缺省時free的單位為KB）物理內存，即FO[2][1]；
在這些物理內存中有15318812KB（即FO[2][2]）被使用了；
還用83816KB（即FO[2][3]）是可用的；

這裡得到第一個等式：

FO[2][1] = FO[2][2] + FO[2][3]

FO[2][4]表示被幾個進程共享的內存的，現在已經deprecated，其值總是0（當然在一些系統上也可能不是0，主要取決於free命令是怎麼實現的）。

FO[2][5]表示被OS buffer住的內存。FO[2][6]表示被OS cache的內存。在有些時候buffer和cache這兩個詞經常混用。不過在一些比較低層的軟件裡是要區分這兩個詞的，看 老外的洋文:

A buffer is something that has yet to be "written" to disk.
A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.

也就是說buffer是用於存放要輸出到disk（塊設備）的數據的，而cache是存放從disk上讀出的數據。這二者是為了提高IO性能的，並由OS管理。

Linux和其他成熟的操作系統（例如windows），為了提高IO read的性能，總是要多cache一些數據，這也就是為什麼FO[2][6]（cached memory）比較大，而FO[2][3]比較 小的原因。我們可以做一個簡單的測試:

1.釋放掉被系統cache占用的數據；

echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches

2.讀一個大文件，並記錄時間；

3.關閉該文件；

4.重讀這個大文件，並記錄時間；

第二次讀應該比第一次快很多。原來我做過一個BerkeleyDB的讀操作，大概要讀5G的文件，幾千萬條記錄。在我的環境上，第二次讀比第一次大概可以快9倍左右。

　 　free輸出的第二行是從一個應用程序的角度看系統內存的使用情況。

對於FO[3][2]，即-buffers/cache，表示一個應用程序認為系統被用掉多少內存；
對於FO[3][3]，即+buffers/cache，表示一個應用程序認為系統還有多少內存；

因為被系統cache和buffer占用的內存可以被快速回收，所以通常FO[3][3]比FO[2][3]會大很多。

這裡還用兩個等式：

FO[3][2] = FO[2][2] - FO[2][5] - FO[2][6]
FO[3][3] = FO[2][3] + FO[2][5] + FO[2][6]

這二者都不難理解。

　　free命令由procps.*.rpm提供（在Redhat系列的OS上）。free命令的所有輸出值都是從/proc/meminfo中讀出的。

在系統上可能有meminfo(2)這個函數，它就是為了解析/proc/meminfo的。procps這個包自己實現了meminfo()這個函數。可以下載一個procps的tar包看看具體實現，現在最新版式3.2.8。