Linux Free命令与cache和buffer的主要区别

本文是转载的，不知道为啥不能直接转载到51，所以copy了下，原文地址是：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_7a1285bb0100ziep.html

free 命令相对于top 提供了更简洁的查看系统内存使用情况，用来显示内存的使用情况，使用权限是所有用户

语法

free [-b|-k|-m|-g] [-l] [-o] [-t] [-s delay] [-c count] [-V]

常用参数详解

-b， -k，-m，-g：分别以字节（ bytes、KB、MB、GB）为单位显示内存使用情况

-s delay：显示每隔多少秒数来显示一次内存使用情况（与-c一起使用）

-c：按每隔几秒显示内存使用情况时的刷新次数（与-s一起使用）

-t：显示内存总和列。

-o：不显示缓冲区调节列

-V：free的版本

# free -m

total used free shared buffers cached

Mem: 3034 2938 96 0 101 1300

-/+ buffers/cache: 1536 1497

Swap: 1983 71 1912

Total: 5018 3010 2008

Mem：表示物理内存统计

-/+ buffers/cached：表示物理内存的缓存统计

Swap：表示硬盘上交换分区的使用情况，这里我们不去关心。

系统的总物理内存：3034M，但系统当前真正可用的内存b并不是第一行free 标记的 96M，它仅代表未被分配的内存。

我们使用total1、used1、free1、used2、free2 等名称来代表上面统计数据的各值，1、2 分别代表第一行和第二行的数据。

total1：表示物理内存总量。

used1：表示总计分配给缓存（包含buffers 与cache ）使用的数量，但其中可能部分缓存并未实际使用。

free1：未被分配的内存。

shared1：共享内存，一般系统不会用到，这里也不讨论。

buffers1：系统分配但未被使用的buffers 数量。

cached1：系统分配但未被使用的cache 数量。buffer 与cache 的区别见后面。

used2：实际使用的buffers 与cache 总量，也是实际使用的内存总量。

free2：未被使用的buffers 与cache 和未被分配的内存之和，这就是系统当前实际可用内存。

可以整理出如下等式：

total1 = used1 + free1

total1 = used2 + free2

used1 = buffers1 + cached1 + used2

free2 = buffers1 + cached1 + free1

1）第一行：mem，表示操作系统物理内存使用情况（ 针对操作系统而言）

total 241：表示物理内存总量为241M

used 61：表示总计分配给缓存（包含buffers 与cache，及应用程序 ）使用的数量，但其中可能部分缓存并未实际使用，即61M

free 180：表示未被分配的内存数据为180M

share 0：表示应该程序的共享内存为0M

buffers 7：表示系统分配但未被使用的buffers数量

cached 36：表示系统分配但未被使用的cache数量

公式如下：

（1）total=used+free=61M+180M=241M

（2）used=buffers+cached (maybe add shared also)+application=7+36+17=60（因采用MB为单位，所以存在误差）

注意： 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。（呵呵！看到了吧，所以针对操作系统的内存使用情况，usered=buffers+cached+application）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

2）第二行：-/+ buffers/cached，表示应用程序的内存使用情况 （针对应用程序而言）

-buffers/cache：应用程序使用的内存大小（等于used-缓存值=61-7-36=18M，因采用MB为单位，所以存在误差）

+buffers/cache：所有可供应用程序使用的内存大小（等于free+缓存值=180+7+36=223M）

所以-buffer/cache反映的是：程序实实在在吃掉的内存；而+buffer/cache反映的是：可以挪用的内存总数

公式如下：

（1）-buffers/cache=used-buffers-cached

（2）+buffers/cache=free+buffers+cached

注意：由于第二行描述的是应用程序的内存使用情况，所以这里的used表示当前应用程序所占用的内存，而free则表示应用程序还可以使用内存（总的物理内存 - 应用程序已经使用的)

3）第三行：Swap，表示硬盘上交换分区的使用情况

total 1019：表示总的交换分区的空间大小

used 0：表示当前还没有使用交换分区那部分空间

free 1019：表示还可用的交换分区的空间大小

注意：linux 系统中，如果swap分区的空量也开始使用的话，则表示你的内存可能不够用，需要加一些内存了，因为linux是先使用内存的容量，当内存不够用时，才会 使用swap分区的空间，这一点也正是与windows的区别；windows是使用swap分区，后使用内存的（看了很生气，有内存不用，反而使用磁盘 中所划分出来的虚拟内存，你说直接使用内存好，还是读取磁盘好，当然是直接读内存）

二、　buffer 与cache 的区别

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.

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。

参考：http://bbs.chinaunix.net/archiver/tid-478109.htmlhttp://bbs.chinaunix.net/archiver/tid-478109.html

另：

说一下我的理解：

cache, 是用来加速读取的一种方法。目的是加速读取。物理上，有cpu管理的L1 cache, L2 cache (both data cache and instruction cache), 和memory里的cache (如os管理的文件系统cache).

对于cache的访问， 分为cache hit or cache miss. 通常cache越大， cache命中率就越高，访问速度越快。访问者不知道数据一定在cache中。

Buffer, 只指memory的区域， 软件用来保存特定的信息。buffer按需分配，足够保存数据就行了，不求最大。软件有合适的机制，知道数据在buffer里。