在 Linux 系統(tǒng)中，內(nèi)存是關(guān)鍵的資源之一，管理和監(jiān)控內(nèi)存的使用情況對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要。free 命令是 Linux 中用于查看內(nèi)存使用情況的重要工具，它可以讓我們快速了解系統(tǒng)中物理內(nèi)存和交換分區(qū)（Swap）的使用狀態(tài)。

本文介紹 free 命令的輸出、各個字段的含義和內(nèi)存的使用率計算等。幫助更好地理解和管理 Linux 系統(tǒng)中的內(nèi)存資源。

1. free命令的基本用法

運行 free 命令，系統(tǒng)會輸出當(dāng)前內(nèi)存的使用情況。常用的 free 命令選項包括：

• free：顯示內(nèi)存和交換分區(qū)的使用情況。
• free -h：以人類可讀的格式顯示（自動選擇合適的單位，如 GB、MB）。
• free -m：以 MB 為單位顯示內(nèi)存使用情況。
• free -g：以 GB 為單位顯示內(nèi)存使用情況。

運行 free -h 命令后，得到如下輸出：

free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            31G         9.0G         12G        326M        9.8G         21G
Swap:          7.9G        3.9G        4.0G

2. free命令輸出字段詳解

free 命令的輸出通常分為兩部分：物理內(nèi)存（Mem） 和 交換分區(qū)（Swap）。它們各自包含幾個關(guān)鍵字段，幫助我們了解系統(tǒng)內(nèi)存的使用情況。

2.1. 物理內(nèi)存（Mem）

• total：物理內(nèi)存總量。該字段表示系統(tǒng)中所有的物理內(nèi)存（RAM）的總大小。在上例中，系統(tǒng)有 31GB 的物理內(nèi)存。
• used：已使用的物理內(nèi)存。該字段表示已使用的物理內(nèi)存，在現(xiàn)代 Linux 系統(tǒng)中（kernel 2.6.28 及以后，已經(jīng)不包含 buff/cache，僅僅表示真正被應(yīng)用程序和系統(tǒng)內(nèi)核占用的內(nèi)存。上例中，已使用內(nèi)存為 9.0GB。
• free：空閑的物理內(nèi)存。當(dāng)前沒有被使用的物理內(nèi)存。在上例中，空閑內(nèi)存為 12GB。
• shared：共享內(nèi)存。該字段表示用于進程間共享內(nèi)存的部分，通常是 tmpfs 或類似機制分配的內(nèi)存。在上例中，共享內(nèi)存為 326MB。
• buff/cache：緩沖和緩存占用的內(nèi)存。Linux 系統(tǒng)會盡量利用空閑內(nèi)存來緩存文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，以加速文件讀取。這部分內(nèi)存可以在需要時快速釋放給應(yīng)用程序使用。上例中，緩存和緩沖占用了 9.8GB。
• available：可用的內(nèi)存。該字段表示系統(tǒng)中實際可供新進程使用的內(nèi)存，包括 free 內(nèi)存和可以隨時回收的 buff/cache 內(nèi)存。上例中，可用內(nèi)存為 21GB。這個字段比 free 更能準確反映系統(tǒng)的內(nèi)存可用性。

2.2. 交換分區(qū)（Swap）

交換分區(qū)是當(dāng)物理內(nèi)存不足時，Linux 將部分內(nèi)存頁交換到硬盤上的區(qū)域。交換分區(qū)雖然能夠幫助系統(tǒng)在內(nèi)存不足時繼續(xù)運行，但訪問速度遠不如物理內(nèi)存快，頻繁使用交換分區(qū)可能會影響系統(tǒng)性能。

• total：交換分區(qū)總量。表示系統(tǒng)中的交換分區(qū)大小。在上例中，系統(tǒng)有 7.9GB 的交換分區(qū)。
• used：已使用的交換分區(qū)。顯示當(dāng)前被使用的交換分區(qū)大小。在上例中，3.9GB 的交換分區(qū)已經(jīng)被使用。
• free：空閑的交換分區(qū)。顯示剩余可用的交換分區(qū)大小。在上例中，4.0GB 的交換分區(qū)仍然可用。

3. 如何正確計算內(nèi)存使用率

現(xiàn)代 Linux 系統(tǒng)中，used 字段已經(jīng)排除了緩存和緩沖內(nèi)存，所以 (used / total) 和((total - free - buff/cache) / total) 本質(zhì)上是等價的，計算結(jié)果幾乎相同。

3.1. 使用used計算內(nèi)存使用率

內(nèi)存使用率 = (used / total) * 100

根據(jù)上面的數(shù)據(jù)：

內(nèi)存使用率 = (9.0G / 31G) * 100 ≈ 29.03%

3.2. 使用free、 buff/cache計算內(nèi)存使用率

內(nèi)存使用率 = ((total - free - buff/cache) / total) * 100

根據(jù)上面的數(shù)據(jù)：

內(nèi)存使用率 = ((31G - 12G - 9.8G) / 31G) * 100
          = (9.2G / 31G) * 100 ≈ 29.68%

free 命令的結(jié)果是四舍五入的，所以結(jié)果看起來不一致，可以使用更精確小單位去計算，這里就不展示了。

3.3. 使用 available字段

直接使用 available 字段也可以快速判斷系統(tǒng)的內(nèi)存可用性。available 包含了當(dāng)前空閑內(nèi)存、可以快速回收的緩存內(nèi)存、部分可釋放的slab內(nèi)存，所以這個是參考內(nèi)存還能使用多少的靠譜指標。內(nèi)存使用率不是官方定義的，也不是官方標準，只能作為參考。畢竟linux的內(nèi)存哲學(xué)是：空閑內(nèi)存是浪費的，少不等于不可以用。

4. 交換分區(qū)的作用與使用

交換分區(qū)（Swap）是物理內(nèi)存的延伸，當(dāng) RAM 不足時，系統(tǒng)會將部分不常用的內(nèi)存頁寫入交換分區(qū)。雖然交換分區(qū)可以緩解內(nèi)存不足的情況，但由于磁盤的速度遠低于物理內(nèi)存，頻繁使用交換分區(qū)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)變慢。

因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)頻繁使用交換分區(qū)時，可能需要考慮增加物理內(nèi)存，或者優(yōu)化內(nèi)存密集型的應(yīng)用程序。

如何查看 Swap 使用情況：

free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            31G         9.0G         12G        326M        9.8G         21G
Swap:          7.9G        3.9G        4.0G

系統(tǒng)有 7.9GB 的交換分區(qū)，其中 3.9GB 已經(jīng)被使用，剩下 4.0GB 可用。

5.free命令的其他選項詳解及組合使用

除了 free 命令的基本用法外，它還提供了多個選項用于不同的場景?？梢酝ㄟ^不同的參數(shù)組合來獲取更精確的內(nèi)存信息。以下是 free 的一些常用選項及其組合使用方法：

5.1. 常用選項

• -b：以字節(jié)（bytes）為單位顯示內(nèi)存信息。
• -k：以千字節(jié)（kilobytes）為單位顯示內(nèi)存信息。這是默認單位。
• -m：以兆字節(jié)（megabytes）為單位顯示內(nèi)存信息。
• -g：以千兆字節(jié)（gigabytes）為單位顯示內(nèi)存信息。
• -h：以人類可讀（human-readable）格式顯示內(nèi)存信息，自動選擇合適的單位（B、KB、MB、GB）。
• -t：顯示內(nèi)存和交換分區(qū)的 總計 信息。

使用 -t 選項時，free 會額外添加一行 Total，顯示物理內(nèi)存和交換分區(qū)的總和。

free -h -t

輸出結(jié)果：

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            31G        9.0G         12G        326M        9.9G         21G
Swap:          7.9G        3.9G        4.0G
Total:          39G         12G         16G

-s [秒數(shù)]：每隔指定的時間間隔（以秒為單位）重復(fù)顯示內(nèi)存信息，對于持續(xù)監(jiān)控內(nèi)存使用情況特別有用。

例：每隔 2 秒打印一次內(nèi)存使用情況：

free -s 2

輸出結(jié)果：

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            31G        9.0G         12G        326M        9.9G         21G
Swap:          7.9G        3.9G        4.0G

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            31G        9.0G         12G        326M        9.9G         21G
Swap:          7.9G        3.9G        4.0G
……

-c [次數(shù)]：與 -s 選項一起使用，用于指定重復(fù)顯示的次數(shù)。

例：每隔 2 秒顯示一次內(nèi)存使用情況，總共顯示 5 次：

free -h -s 2 -c 5

• -w：顯示內(nèi)存的額外列， 現(xiàn)代系統(tǒng)的默認輸出已經(jīng)相對完整，-w 選項的作用不明顯， 默認輸出已經(jīng)是寬模式。
• -l： 顯示低端和高端內(nèi)存的詳細統(tǒng)計信息。在 32 位系統(tǒng)上，它能提供有用的信息，但在 64 位系統(tǒng)上，它的作用可能不大，輸出的低端和高端內(nèi)存數(shù)值可能相同。

6.交換分區(qū)（Swap）的清除與影響

6.1. 交換分區(qū)可以清除嗎？

交換分區(qū)（Swap）可以手動清除（即關(guān)閉交換分區(qū)）。在某些情況下，想要釋放硬盤空間或調(diào)整系統(tǒng)性能時，可能需要臨時關(guān)閉交換分區(qū)。

在 Linux 中，交換分區(qū)可以通過以下命令來清除（關(guān)閉）：

sudo swapoff -a

swapoff -a：這個命令會關(guān)閉系統(tǒng)中所有的交換分區(qū)和交換文件。所有在交換分區(qū)中的數(shù)據(jù)會被遷移回物理內(nèi)存。如果物理內(nèi)存不足，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，甚至進程崩潰。

6.2. 清除交換分區(qū)的影響

交換分區(qū)是物理內(nèi)存的延伸，當(dāng)內(nèi)存不足時，系統(tǒng)會將一些不常用的內(nèi)存頁寫入交換分區(qū)。如果清除（關(guān)閉）交換分區(qū)，系統(tǒng)會嘗試將這些內(nèi)容重新加載回物理內(nèi)存。如果物理內(nèi)存足夠多，通常不會有太大問題，但如果內(nèi)存不足，可能會導(dǎo)致以下影響：

• 內(nèi)存不足：如果物理內(nèi)存不足，關(guān)閉交換分區(qū)后可能會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存用光，進而引發(fā) OOM（Out of Memory，內(nèi)存溢出） 事件。Linux 內(nèi)核中的 OOM 殺手（OOM Killer）會強制終止一些進程，從而釋放內(nèi)存空間?？赡軐?dǎo)致某些重要的應(yīng)用程序被意外終止。
• 系統(tǒng)變慢或無響應(yīng)：在內(nèi)存不足時，交換分區(qū)可以緩解內(nèi)存壓力。如果沒有交換分區(qū)，當(dāng)物理內(nèi)存用盡時，系統(tǒng)可能會變得非常緩慢，甚至無響應(yīng)。
• 性能提升或下降：在某些情況下，關(guān)閉交換分區(qū)可以提升性能，當(dāng)系統(tǒng)依賴交換分區(qū)時，因為硬盤（或 SSD）的速度遠低于物理內(nèi)存。如果系統(tǒng)頻繁使用交換分區(qū)，性能會顯著下降，因此關(guān)閉交換分區(qū)可以強制系統(tǒng)使用更快的物理內(nèi)存。但只能在物理內(nèi)存充足的情況下才有效。

6.3. 重啟后交換分區(qū)會自動清除嗎？

在大多數(shù) Linux 系統(tǒng)中，交換分區(qū)在重啟后不會被自動清除，而是會自動重新啟用。這是因為在系統(tǒng)啟動時，/etc/fstab 文件中定義了需要掛載的交換分區(qū)或交換文件。系統(tǒng)啟動時會根據(jù)這個文件自動啟用交換分區(qū)。

可以通過以下命令查看系統(tǒng)中當(dāng)前啟用的交換分區(qū)：

sudo swapon --show

輸出結(jié)果：

NAME      TYPE      SIZE USED PRIO
/dev/dm-1 partition 7.9G 3.9G   -1

• /dev/dm-1 是一個邏輯卷管理器（LVM）設(shè)備，作為交換分區(qū)使用。
• partition 表示該交換空間位于磁盤上的一個分區(qū)，而非文件。
• 7.9G 是該交換分區(qū)的總大小。
• 3.9G 是當(dāng)前已使用的交換空間，表明系統(tǒng)內(nèi)存壓力較大，部分數(shù)據(jù)被寫入了交換分區(qū)。
• -1 是交換分區(qū)的優(yōu)先級，表示它的默認優(yōu)先級較低（可以調(diào)整）。

6.4. 如何永久禁用交換分區(qū)

如果想讓系統(tǒng)在重啟后不再啟用交換分區(qū)，可以編輯 /etc/fstab 文件并注釋掉（或刪除）與交換分區(qū)相關(guān)的行。

打開 /etc/fstab 文件：

sudo vim /etc/fstab

找到類似于以下內(nèi)容的行（具體的設(shè)備名稱可能不同）：

/dev/sda2 swap swap defaults 0 0

注釋掉這一行（在行前加上 #）：

# /dev/sda2 swap swap defaults 0 0

保存并退出文件。

重啟系統(tǒng)后，交換分區(qū)將不會再自動啟用。如果希望再次啟用交換分區(qū)，可以取消該行的注釋，或者手動運行以下命令啟用：

sudo swapon -a

6.5. 如何手動清除交換分區(qū)

如果希望在系統(tǒng)運行的過程中手動清除交換分區(qū)，可以通過以下步驟實現(xiàn)：

關(guān)閉交換分區(qū)：

sudo swapoff -a

清除所有交換分區(qū)中的數(shù)據(jù)，并將其數(shù)據(jù)移回物理內(nèi)存。

如果想要釋放交換分區(qū)的空間（如刪除交換文件），可以在關(guān)閉交換后刪除對應(yīng)的交換分區(qū)或交換文件。

• 若使用交換分區(qū)，可以通過 fdisk 或 gparted 刪除交換分區(qū)。
• 若使用交換文件，可以刪除該文件：

如果不想永久禁用交換分區(qū)，只是臨時清除，可以在需要時重新啟用：

sudo swapon -a

6.6. 總結(jié)

• 清除交換分區(qū)（swapoff） 是可以的，如果物理內(nèi)存不足，關(guān)閉交換分區(qū)可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降或進程終止。
• 重啟后交換分區(qū)不會自動清除，它會根據(jù) /etc/fstab 文件中的配置重新啟用。
• 永久禁用交換分區(qū)，可以編輯 /etc/fstab 文件并注釋掉與交換分區(qū)相關(guān)的行。
• 手動關(guān)閉交換分區(qū)后，系統(tǒng)會將交換分區(qū)中的數(shù)據(jù)移回物理內(nèi)存。如果物理內(nèi)存不夠，可能會引發(fā) OOM 事件，導(dǎo)致進程被強制終止，所以生產(chǎn)環(huán)境要慎用。
• 物理內(nèi)存充足的情況下，禁用交換分區(qū)可能會提高系統(tǒng)性能，因為減少了使用較慢的磁盤 I/O。交換分區(qū)提供了額外的緩沖，防止內(nèi)存耗盡，所以禁用操作需要根據(jù)具體情況決定。

7. 小結(jié)

free 命令是 Linux 系統(tǒng)中監(jiān)控內(nèi)存使用情況的常用工具。理解 free 命令輸出中的各個字段，尤其是 used、buff/cache 和 available，對于正確評估系統(tǒng)內(nèi)存狀況至關(guān)重要。

核心要點：

• 物理內(nèi)存：包括總內(nèi)存、已使用內(nèi)存、空閑內(nèi)存、共享內(nèi)存、緩存/緩沖內(nèi)存，以及可用內(nèi)存。
• 交換分區(qū)：當(dāng)物理內(nèi)存不足時，系統(tǒng)會將部分數(shù)據(jù)交換到硬盤上的交換分區(qū)。過度使用交換分區(qū)會影響系統(tǒng)性能。
• 內(nèi)存使用率計算：排除緩存和緩沖的內(nèi)存后，內(nèi)存使用率會更準確地反映系統(tǒng)的實際壓力。
• free的其他命令選項：free 提供了多種選項來滿足不同的內(nèi)存監(jiān)控需求，組合使用這些選項可以幫助我們更加靈活和全面地監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)存。

到此這篇關(guān)于深入理解Linux內(nèi)存管理之free命令的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Linux free命令內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！