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了解與查看Linux真實的使用內存

我們使用的Linux和Windows可不太一樣,用top命令得出來的可能不是真實使用的內存,用free命令第二行才是系統真實使用的內存。如果發現PHP-CGI把你的內存占滿了可不要驚慌哦。

  Page cache和buffer cache一直以來是兩個比較容易混淆的概念,在網上也有很多人在爭辯和猜想這兩個cache到底有什麼區別,討論到最後也一直沒有一個統一和正確的結論,在我工作的這一段時間,page cache和buffer cache的概念曾經困擾過我,但是仔細分析一下,這兩個概念實際上非常的清晰。如果能夠了解到這兩個cache的本質,那麼我們在分析io問題的時候可能會更加得心應手。

  Page cache實際上是針對文件系統的,是文件的緩存,在文件層面上的數據會緩存到page cache。文件的邏輯層需要映射到實際的物理磁盤,這種映射關系由文件系統來完成。當page cache的數據需要刷新時,page cache中的數據交給buffer cache,但是這種處理在2.6版本的內核之後就變的很簡單了,沒有真正意義上的cache操作。

  Buffer cache是針對磁盤塊的緩存,也就是在沒有文件系統的情況下,直接對磁盤進行操作的數據會緩存到buffer cache中,例如,文件系統的元數據都會緩存到buffer cache中。

  簡單說來,page cache用來緩存文件數據,buffer cache用來緩存磁盤數據。在有文件系統的情況下,對文件操作,那麼數據會緩存到page cache,如果直接采用dd等工具對磁盤進行讀寫,那麼數據會緩存到buffer cache。

  補充一點,在文件系統層每個設備都會分配一個def_blk_ops的文件操作方法,這是設備的操作方法,在每個設備的inode下面會存在一個 radix tree,這個radix tree下面將會放置緩存數據的page頁。這個page的數量將會在top程序的buffer一欄中顯示。如果設備做了文件系統,那麼會生成一個 inode,這個inode會分配ext3_ops之類的操作方法,這些方法是文件系統的方法,在這個inode下面同樣存在一個radix tree,這裡會緩存文件的page頁,緩存頁的數量在top程序的cache一欄進行統計。從上面的分析可以看出,2.6內核中的buffer cache和page cache在處理上是保持一致的,但是存在概念上的差別,page cache針對文件的cache,buffer是針對磁盤塊數據的cache,僅此而已。

  現在不都是只有page cache了嗎? buffer pages其實也是page cache裡面的頁。只是多了一層抽象,通過buffer_head來進行一些訪問管理

  對,從Linux算法實現的角度,page cache和buffer cache目前是一樣的,但是從功能抽象和具體應用來講,這兩者還是存在區別的,這一點可以從top工具的統計信息中看得出來,關注一下buffer和cache這兩個統計量。

  增加一些資料:

  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.

  在終端中敲入:free

  顯示:  total  used  free  shared  buffers  cached

  Mem:    255268 238332  16936    0      85540    126384

  -/+ buffers/cache:26408  228860

  系統的總物理內存:255268Kb(256M),但系統當前真正可用的內存並不是第一行free 標記的 16936Kb,它僅代表未被分配的內存。

  我們使用total1、used1、free1、used2、free2 等名稱來代表上面統計數據的各值,1、2 分別代表第一行和第二行的數據。

  total1:表示物理內存總量。

  used1:表示總計分配給緩存(包含buffers 與cache )使用的數量,但其中可能部分緩存並未實際使用。

  free1:未被分配的內存。

  shared1:共享內存,一般系統不會用到,這裡也不討論。

  buffers1:系統分配但未被使用的buffers 數量。

  cached1:系統分配但未被使用的cache 數量。buffer 與cache 的區別見後面。

  used2:實際使用的buffers 與cache 總量,也是實際使用的內存總量。

  free2:未被使用的buffers 與cache 和未被分配的內存之和,這就是系統當前實際可用內存。

  可以整理出如下等式:

  total1 = used1 + free1

  total1 = used2 + free2

  used1 = buffers1 + cached1 + used2

  free2 = buffers1 + cached1 + free1

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