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Linux下的緩存機制及清理buffer/cache/swap的方法梳理

(1)緩存機制

為了提高文件系統性能,內核利用一部分物理內存分配出緩沖區,用於緩存系統操作和數據文件,當內核收到讀寫的請求時,內核先去緩存區找是否有請求的數據,有就直接返回,如果沒有則通過驅動程序直接操作磁盤。

緩存機制優點:減少系統調用次數,降低CPU上下文切換和磁盤訪問頻率。

CPU上下文切換:CPU給每個進程一定的服務時間,當時間片用完後,內核從正在運行的進程中收回處理器,同時把進程當前運行狀態保存下來,然後加載下一個任務,這個過程叫做上下文切換。實質上就是被終止運行進程與待運行進程的進程切換。

(2)查看緩存區及內存使用情況

[root@localhost ~]# free -m

total used free shared buffers cached

Mem: 7866 7725 141 19 74 6897

-/+ buffers/cache: 752 7113

Swap: 16382 32 16350

可以看到內存總共8G,已使用7725M,剩余141M,不少的人都是這麼看的,這樣並不能作為實際的使用率。因為有了緩存機制,具體該怎麼算呢?
空閒內存=free(141)+buffers(74)+cached(6897)
已用內存=total(7866)-空閒內存
由此算出空閒內存是7112M,已用內存754M,這才是真正的使用率,也可參考-/+ buffers/cache這行信息也是內存正確使用率。

(3)可見緩存區分為buffers和cached,他們有什麼區別呢?

內核在保證系統能正常使用物理內存和數據量讀寫情況下來分配緩沖區大小。buffers用來緩存metadata及pages,可以理解為系統緩存,例如,vi打開一個文件。cached是用來給文件做緩存,可以理解為數據塊緩存,例如,dd if=/dev/zero of=/tmp/test count=1 bs=1G 測試寫入一個文件,就會被緩存到緩沖區中,當下一次再執行這個測試命令時,寫入速度會明顯很快。

(4)隨便說下Swap做什麼用的呢?

Swap意思是交換分區,通常我們說的虛擬內存,是從硬盤中劃分出的一個分區。當物理內存不夠用的時候,內核就會釋放緩存區(buffers/cache)裡一些長時間不用的程序,然後將這些程序臨時放到Swap中,也就是說如果物理內存和緩存區內存不夠用的時候,才會用到Swap。

swap清理:
swapoff -a && swapon -a
注意:這樣清理有個前提條件,空閒的內存必須比已經使用的swap空間大

(5)怎樣釋放緩存區內存呢?
a)直接改變內核運行參數
#釋放pagecache
echo 1 >/proc/sys/vm/drop_caches

#釋放dentries和inodes
echo 2 >/proc/sys/vm/drop_caches

#釋放pagecache、dentries和inodes
echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

b)也可以使用sysctl重置內核運行參數

sysctl -w vm.drop_caches=3

注意:這兩個方式都是臨時生效,永久生效需添加sysctl.conf文件中,一般寫成腳本手動清理,建議不要清理。
修改/etc/sysctl.conf 添加如下選項後就不會內存持續增加
vm.dirty_ratio = 1
vm.dirty_background_ratio=1
vm.dirty_writeback_centisecs=2
vm.dirty_expire_centisecs=3
vm.drop_caches=3
vm.swappiness =100
vm.vfs_cache_pressure=163
vm.overcommit_memory=2
vm.lowmem_reserve_ratio=32 32 8
kern.maxvnodes=3

上面的設置比較粗暴,使cache的作用基本無法發揮。需要根據機器的狀況進行適當的調節尋找最佳的折衷。

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