linux cache总结
2015-12-22 16:59
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1、cache
PS:前天有童鞋问我,为啥我的Linux系统没运行多少程序,显示的可用内存这么少?其实Linux与Win的内存管理不同,会尽量缓存内存以提高读写性能,通常叫做Cache Memory。有时候你会发现没有什么程序在运行,但是使用top或free命令看到可用内存free项会很少,此时查看系统的 /proc/meminfo 文件,会发现有一项 Cached Memory:
输入cat /proc/meminfo查看:
MemTotal: 16425996 kB
MemFree: 5698808 kB
Buffers: 380904 kB
Cached: 9389356 kB
SwapCached: 212 kB
Active: 6569200 kB
Inactive: 3725364 kB
HighTotal: 0 kB
HighFree: 0 kB
LowTotal: 16425996 kB
LowFree: 5698808 kB
SwapTotal: 8273464 kB
SwapFree: 8273252 kB
Dirty: 980 kB
Writeback: 0 kB
AnonPages: 524108 kB
Mapped: 24568 kB
Slab: 381776 kB
PageTables: 7496 kB
NFS_Unstable: 0 kB
Bounce: 0 kB
CommitLimit: 16486460 kB
Committed_AS: 2143856 kB
VmallocTotal: 34359738367 kB
VmallocUsed: 267656 kB
VmallocChunk: 34359469303 kB
HugePages_Total: 0
HugePages_Free: 0
HugePages_Rsvd: 0
Hugepagesize: 2048 kB
free命令里各项内存指标说明:
total used free shared buffers cached
Mem: 16425996 10727220 5698776 0 380904 9389832
-/+ buffers/cache: 956484 15469512
Swap: 8273464 212 8273252
其中第一行用全局角度描述系统使用的内存状况:
total——总物理内存
used——已使用内存,一般情况这个值会比较大,因为这个值包括了cache+应用程序使用的内存
free——完全未被使用的内存
shared——应用程序共享内存
buffers——缓存,主要用于目录方面,inode值等(ls大目录可看到这个值增加)
cached——缓存,用于已打开的文件
总结:
total=used+free
used=buffers+cached (maybe add shared also)
第二行描述应用程序的内存使用:
前个值表示-buffers/cache——应用程序使用的内存大小,used减去缓存值
后个值表示+buffers/cache——所有可供应用程序使用的内存大小,free加上缓存值
总结:
-buffers/cache=used-buffers-cached
+buffers/cache=free+buffers+cached
第三行表示swap的使用:
used——已使用
free——未使用
什么是Cache Memory(缓存内存):
当你读写文件的时候,Linux内核为了提高读写性能与速度,会将文件在内存中进行缓存,这部分内存就是Cache Memory(缓存内存)。即使你的程序运行结束后,Cache Memory也不会自动释放。这就会导致你在Linux系统中程序频繁读写文件后,你会发现可用物理内存会很少。
其实这缓存内存(Cache Memory)在你需要使用内存的时候会自动释放,所以你不必担心没有内存可用。如果你希望手动去释放Cache Memory也是有办法的。
如何释放Cache Memory(缓存内存):
用下面的命令可以释放Cache Memory:
To free pagecache:
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
To free dentries and inodes:
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
To free pagecache, dentries and inodes:
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
注意,释放前最好sync一下,防止丢失数据。
总结:个人经验认为没必要手动释放,这种内存管理方式也是比win优胜的地方之一!因为Linux的内核内存管理机制,一般情况下不需要特意去释放已经使用的cache。这些cache起来的内容可以提高文件以及磁盘的读写速度。
2、page cache
page cache是一种策略,就是使用完的page并不是立即放到内核的free page list中,而是暂时缓存着已被再次使用。这样系统中的
缓冲的page就越来越多,系统中的free page就越来越少,怎么办?
系统通过内核线程来完成缓存中页面的回收工作,这些内核线程是
定期被调用的,平时则处在睡眠的状态,如果进程需要page而free
page严重短缺的时候,进程可以唤醒这些内核线程来回收缓存的页面,
这样,一方面缓存,一方面回收达到一种平衡,同时改善了系统的性能。
内核中在多处使用了page cache策略,最典型的有:页面交换,和磁盘
文件的读取。不过实现的方法无非是让不同状态的page,处在不同的
list中,而回收的内核线程从可以回收的队列中回收page。
3、swap cache
swap cache主要是存放那些无根(就是说没有文件系统中的某个文件和其对应)的page,例如你用malloc分配出来的。
它对应的file device就是swapfile。
它和page cache的区别在于,当文件从file system上读取出来的时候,
它的内容就会同时读入page cache中。但是当你用malloc分配内存的
时候,并不马上放到swap cache中,而是在进程中不再使用该内存的
时候它才被读入swap cache中。
buffer cache和page cache在2.4 内核里面几乎么啥大区别,我们完全
可以通过对page cache的操作来实现把数据写入到disk中,而不一定要
通过buffer cache。如果要说区别的话,主要是page cache的大小是固定
的,如果你是要从软盘设备(它的block大小是512字节),就可以用一页
来保存好几个block。这样buffer cache可以同时拥有连续的好几页page cache
中的page。
这个swap cache的作用不是说要加快磁盘的I/O效率,主要是为了防止页面在swap in和swap out时,进程的同步问题,也就是在进行swap out操作时(将页面内容写入磁盘分区时)进程如果发起了对换出页面的访问,系统对其的处理。有了swap cache的存在,如果页面的数据还没有完全写入磁盘时,这个page frame是在swap cache(swap cache有个引用指向页面),等数据完全写入磁盘后,而且没有进程对page frame进行访问,那么swap cache才会释放page
frame,将其交给buddy system.
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