Linux内存管理与监控

1、物理内存与虛拟内存

物理内存就是系统硬件提供的内存大小，是真正的内存，相对于物理内存，在linux 下还有一个虛拟内存:的概念，虚拟内存就是为了满足物理内存的不足而提出的策略，它是利用磁盘空间虚拟出的一块逻辑内存，用作虚拟内存的磁盘空间被称为交换空间(Swap Space)

linux的内存管理采取的是分页存取机制，为了保证物理内存能得到充分的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中，而将经常使用的信息保留到物理内存。

Linux系统会不时的进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存。

linux进行页面交换是有条件的，不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存。

交换空间的页面在使用时会首先被交换到物理内存，如果此时没有足够的物理内存来容纳这些页面，它们又会被马上交换出去，如此以来，虛拟内存中可能没有足够空间来存储这些交换页面，最终会导致linux出现假，死机、服务异常等问题。

2、内存的监控

[root@localhost ~]# free

   从内核的角度来查看内存的状态

527687968-62275024= 459050512
从应用层的角度来看系统内存的使用状态
41940+ (465404+ 12714880) = 13222224
对于应用程序来说，buffers/cached占 有的内存是可用的，因为buffers/ cached是为了提高文件读取的性能，
当应用程序需要用到内存的时候，buffers/ cached会很快地被回收，以供应用程序使用。

3、buffers. 与cached的异同

buffers.与cached都是内存操作，用来保存系统曾经打开过的文件以及文件属性信息，这样当操作系统需要读取某些文件时，会首先在buffers与cached内存区查找，如果找到，直接读出传送给应用程序，如果没有找到需要数据，才从磁盘读取，这就是操作系统的缓存机制，通过缓存，大大提高了操作系统的性能。但buffers与cached缓冲的内容却是不同的。

buffers表示块设备(block device)所占用的缓存页(page cache)，包括直接读写块设备、以及文件系统元数据(metadata)如SuperBlock所使用的缓存页.
例子: find 命令扫描文件系统，观察“buffers" 增加的情况。

cat /dev/sda1 > /dev/null

cached表示普通文件所占用的缓存页(page cache)，cached把读取过的数据保缓存起来，重新读取时若命中(找到需要的数据)就不要去读硬盘了，若没有命中就读硬盘。其中的数据会根据读取频率进行组织，把最频繁读取的内容放在最容易找到的位置，把不经常读取的内容不断往后排，直至从中删除。

例子:通过vi打开一一个非常大的文件，看看cached的变化，然后再次vi这个文件，感觉一下两次打开的速度有何异同。

4、手动释放缓存cache

释放page cache:

echo1 > /proc/sys/vm/drop_ caches

释放文件节点(inodes) 缓存和目录项缓存(dentries) ，大部分缓存数据都是用的page cache

echo 2> /proc/sys/vm/drop_ caches

释放page cache、dentries和inodes缓存:

echo 3> /proc/sys/vm/drop_ caches

在手动释放内存前，需要使用sync指令，将所有未写的系统缓冲区写到磁盘中，包含已修改的i-node、已延迟的块|/O和读写映射文件。否则在释放缓存的过程中，可能会丢失未保存的文件。