在Linux中常常发现闲暇内存很少，好像一切的内存都被体系占用了，外表感觉是内存不行用了，其实不然。这是Linux内存办理的一个优异特性，在这方面，差异于 Windows的内存办理。首要特点是，不管物理内存有多大，Linux 都将其充份运用，将一些程序调用过的硬盘数据读入内存，运用内存读写的高速特性来进步Linux体系的数据拜访功能。而Windows 是只在需求内存时，才为应用程序分配内存，并不能充沛运用大容量的内存空间。换句话说，每增加一些物理内存，Linux 都将能充沛运用起来，发挥了硬件出资带来的优点，而Windows只将其做为铺排，即便增加8GB乃至更大。
Linux 的这一特性，首要是运用闲暇的物理内存，划分出一部份空间，做为 cache 和 buffers ，以此进步数据拜访功能。
1、什么是 cache ？
页高速缓存（cache）是 Linux内核完结的一种首要磁盘缓存。它首要用来削减对磁盘的I/O操作。具体地讲，是经过把磁盘中的数据缓存到物理内存中，把对磁盘的拜访变为对物理内存的拜访。
磁盘高速缓存的价值在于两个方面：榜首，拜访磁盘的速度要远远低于拜访内存的速度，因而，从内存拜访数据比从磁盘拜访速度更快。第二，数据一旦被拜访，就很有或许在短期内再次被拜访到。
页高速缓存是由内存中的物理页组成的，缓存中每一页都对应着磁盘中的多个块。每逢内核开端履行一个页I/O操作时（一般是对一般文件中页巨细的块进行磁盘操作），首要会查看需求的数据是否在高速缓存中，假如在，那么内核就直接运用高速缓存中的数据，然后防止拜访磁盘。
举个比方，当运用文本修改器翻开一个源程序文件时，该文件的数据就被调入内存。修改该文件的进程中，越来越多的数据会相继被调入内存页。终究，当你编译它的时分，内核能够直接运用页高速缓存中的页，而不需求从头从磁盘读取该文件了。由于用户往往会重复读取或操作同一个文件，所以页高速缓存能削减许多的磁盘操作。
2、cache 怎样更新？
由于页高速缓存的缓存效果，写操作实际上会被推迟。当页高速缓存中的数据比后台存储的数据更新时，那么该数据就被称做脏数据。在内存中累积起来的脏页终究有必要被写回磁盘。在以下两种状况产生时，脏页被写回磁盘：
◆当闲暇内存低于一个特定的阈值时，内核有必要将脏页写回磁盘，以便开释内存。
◆当脏页在内存中驻留时刻超越一个特定的阈值时，内核有必要将超时的脏页写回磁盘，以确保脏页不会无限期地驻留在内存中。
在2.6内核中，由一群内核线程—pdflush后台回写例程一致履行两种作业。
首要，pdflush线程在体系中的闲暇内存低于一个特定的阈值时，将脏页改写回磁盘。该后台回写例程的意图在于在可用物理内存过低时，开释脏页以从头取得内存。特定的内存阈值能够经过dirty_background_ratio sysctl体系调用设置。当闲暇内存比阈值：dirty_background_raTIo还低时，内核便会调用函数wakeup_bdflush（）唤醒一个pdflush线程，随后pdflush线程进一步调用函数background_writeout（）开端将脏页写回磁盘。函数background_ writeout（）需求一个长整型参数，该参数指定企图写回的页面数目。函数background_writeout（）会接连地写出数据，直到满意以下两个条件：
◆现已有指定的最小数意图页被写出到磁盘。
◆闲暇内存数现已上升，超越了阈值dirty_background_raTIo。
上述条件确保了pdflush操作能够减轻体系中内存缺乏的压力。回写操作不会在到达这两个条件前中止，除非pdflush写回了一切的脏页，没有剩余的脏页可再被写回了。
为了满意第二个方针，pdflush后台例程会被周期性唤醒（和闲暇内存是否过低无关），将那些在内存中驻留时刻过长的脏页写出，确保内存中不会有长期存在的脏页。假如体系产生溃散，由于内存处于紊乱之中，所以那些在内存中还没来得及写回磁盘的脏页就会丢掉，所以周期性同步页高速缓存和磁盘十分重要。在体系发动时，内核初始化一个定时器，让它周期地唤醒pdflush线程，随后使其运转函数wb_kupdate（）。
当需求当即手动开释脏页
#sync
#cache echo 3 》 /proc/sys/vm/drop_caches
设置闲暇内存的最小阈值
echo 1024 》 /proc/sys/vm/min_free_kbytes
当低于1024K的时分将会开释脏页
一 物理内存和虚拟内存
咱们知道，直接从物理内存读写数据要比从硬盘读写数据要快的多，因而，咱们期望一切数据的读取和写入都在内存完结，而内存是有限的，这样就引出了物理内存与虚拟内存的概念。
物理内存便是体系硬件供给的内存巨细，是真实的内存，相关于物理内存，在linux下还有一个虚拟内存的概念，虚拟内存便是为了满意物理内存的缺乏而提出的战略，它是运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流空间（Swap Space）。
作为物理内存的扩展，linux会在物理内存缺乏时，运用交流分区的虚拟内存，更具体的说，便是内核会将暂时不必的内存块信息写到交流空间，这样以来，物理内存得到了开释，这块内存就能够用于其它意图，当需求用到原始的内容时，这些信息会被从头从交流空间读入物理内存。
linux的内存办理采纳的是分页存取机制，为了确保物理内存能得到充沛的运用，内核会在恰当的时分将物理内存中不常常运用的数据块主动交流到虚拟内存中，而将常常运用的信息保留到物理内存。
要深化了解linux内存运转机制，需求知道下面说到的几个方面：
首要，Linux体系会不时的进行页面交流操作，以坚持尽或许多的闲暇物理内存，即便并没有什么事情需求内存，Linux也会交流出暂时不必的内存页面。这能够防止等候交流所需的时刻。
其次，linux进行页面交流是有条件的，不是一切页面在不必时都交流到虚拟内存，linux内核依据”最近最常常运用“算法，只是将一些不常常运用的页面文件交流到虚拟内存，有时咱们会看到这么一个现象：linux物理内存还有许多，可是交流空间也运用了许多。其实，这并不古怪，例如，一个占用很大内存的进程运转时，需求耗费许多内存资源，此刻就会有一些不常用页面文件被交流到虚拟内存中，但后来这个占用许多内存资源的进程完毕并开释了许多内存时，方才被交流出去的页面文件并不会主动的交流进物理内存，除非有这个必要，那么此刻体系物理内存就会闲暇许多，一起交流空间也在被运用，就呈现了方才所说的现象了。关于这点，不必忧虑什么，只需知道是怎样一回事就能够了。
终究，交流空间的页面在运用时会首要被交流到物理内存，假如此刻没有满足的物理内存来包容这些页面，它们又会被立刻交流出去，如此以来，虚拟内存中或许没有满足空间来存储这些交流页面，终究会导致linux呈现假死机、服务反常等问题，linux尽管能够在一段时刻内自行康复，可是康复后的体系现已根本不行用了。
因而，合理规划和规划linux内存的运用，是十分重要的。
二 内存的监控
作为一名linux体系办理员，监控内存的运用状况是十分重要的，经过监控有助于了解内存的运用状况，比方内存占用是否正常，内存是否紧缺等等，监控内存最常运用的指令有free、top等，下面是某个体系free的输出：
［haixigov@WEBServer ~］$ free
total used free shared buffers cached
Mem： 16402432 16360492 41940 0 465404 12714880
-/+ buffers/cache： 3180208 13222224
Swap： 8193108 264 8192844
咱们解说下输出成果中每个选项的意义：
首要是榜首行：
- total：物理内存的总巨细。
- used：现已运用的物理内存多小。
- free：闲暇的物理内存值。
- shared：多个进程同享的内存值。
- buffers/cached：磁盘缓存的巨细。
第二行Mem：代表物理内存运用状况。
第三行（-/+ buffers/cached）：代表磁盘缓存运用状况。
第四行：Swap表明交流空间内存运用状况。
free指令输出的内存状况，能够经过两个视点来查看：一个是从内核的视点来看，一个是从应用层的视点来看的。
1．从内核的视点来查看内存的状况
便是内核现在能够直接分配到，不需求额定的操作，即为上面free指令输出中第二行Mem项的值，能够看出，此体系物理内存有16G，闲暇的内存只要41940K，也便是40M多一点，咱们来做一个这样的核算：
16402432－16360492＝41940
其实便是总的物理内存减去现已运用的物理内存得到的便是闲暇的物理内存巨细，留意这儿的可用内存值41940并不包含处于buffers和cached状况的内存巨细。
假如你以为这个体系闲暇内存太小，那你就错了，实际上，内核彻底操控着内存的运用状况，linux会在需求内存的时分，或在体系运转逐步推进时，将buffers和cached状况的内存变为free状况的内存，以供体系运用。
2．从应用层的视点来看体系内存的运用状况
也便是linux上运转的应用程序能够运用的内存巨细，即free指令第三行“（-/+ buffers/cached）”的输出，能够看到，此体系现已运用的内存才3180208K，而闲暇的内存到达13222224K，持续做这样一个核算：
41940＋（465404＋12714880）＝13222224
经过这个等式可知，应用程序可用的物理内存值是Mem项的free值加上buffers和cached值之和，也便是说，这个free值是包含buffers和cached项巨细的，
关于应用程序来说，buffers/cached占有的内存是可用的，由于buffers/cached是为了进步文件读取的功能，当应用程序需求用到内存的时分，buffers/cached会很快地被收回，以供应用程序运用。
3．buffers与cached的异同
在 Linux 操作体系中，当应用程序需求读取文件中的数据时，操作体系先分配一些内存，将数据从磁盘读入到这些内存中，然后再将数据分发给应用程序；当需求往文件中写数据时，操作体系先分配内存接纳用户数据，然后再将数据从内存写到磁盘上。可是，假如有许多数据需求从磁盘读取到内存或许由内存写入磁盘时，体系的读写功能就变得十分低下，由于不管是从磁盘读数据，仍是写数据到磁盘，都是一个很耗费时刻和资源的进程，在这种状况下，linux引入了buffers和cached机制。
buffers与cached都是内存操作，用来保存体系从前翻开过的文件以及文件特点信息，这样当操作体系需求读取某些文件时，会首要在buffers与cached内存区查找，假如找到，直接读出传送给应用程序，假如没有找到需求数据，才从磁盘读取，这便是操作体系的缓存机制，经过缓存，大大进步了操作体系的功能。但buffers与cached缓冲的内容却是不同的。
buffers是用来缓冲块设备做的，它只记载文件体系的元数据（metadata）以及 tracking in-flight pages，而cached是用来给文件做缓冲。更浅显一点说：buffers首要用来寄存目录里边有什么内容，文件的特点以及权限等等。而cached直接用来回忆咱们翻开过的文件和程序。
为了验证咱们的定论是否正确，能够经过vi翻开一个十分大的文件，看看cached的改变，然后再次vi这个文件，感觉一下两次翻开的速度有何异同，是不是第2次翻开的速度显着快于榜首次呢？
接着履行下面的指令：
find /* -name *.conf
看看buffers的值是否改变，然后重复履行find指令，看看两次显现速度有何不同。
Linux操作体系的内存运转原理，很大程度上是依据服务器的需求来规划的，例如体系的缓冲机制会把常常运用到的文件和数据缓存在cached中，linux总是在力求缓存更多的数据和信息，这样再次需求这些数据时能够直接从内存中取，而不需求有一个绵长的磁盘操作，这种规划思路进步了体系的全体功能。
三 交流空间swap的运用
尽管现在的内存现已变得十分廉价，可是swap依然有很大的运用价值，合理的规划和运用swap分区，对体系安稳运转至关重要。Linux下能够运用文件体系中的一个惯例文件或许一个独立分区作为交流空间运用。一起linux答应运用多个交流分区或许交流文件。
1．创立swap交流空间
创立交流空间所需的交流文件是一个一般的文件，可是，创立交流文件与创立一般文件不同，有必要经过dd指令来完结，一起这个文件有必要坐落本地硬盘上，不能在网络文件体系（NFS）上创立swap交流文件。例如：
［root@localhost ~］# dd if=/dev/zero of=/data/swapfile bs=1024 count=65536
65536+0 records in
65536+0 records out
这样就创立一个有接连空间的交流文件，巨细为60M左右，关于dd指令做简略的叙述：
if＝输入文件，或许设备称号。
of＝输出文件或许设备称号。
ibs=bytes 表明一次读入bytes 个字节（即一个块巨细为 bytes 个字节）。
obs=bytes 表明一次写bytes 个字节（即一个块巨细为 bytes 个字节）。
bs＝bytes，一起设置读写块的巨细，以bytes为单位，此参数可替代 ibs 和 obs。
count=blocks 仅仿制blocks个块。
skip=blocks 表明从输入文件最初越过 blocks 个块后再开端仿制。
seek=blocks表明从输出文件最初越过 blocks 个块后再开端仿制。（一般只要当输出文件是磁盘或磁带时才有用）
这儿的输入设备/dev/zero代表一个输出永远为0的设备文件，运用它作输入能够得到全为空的文件。
2．激活和运用swap
首要经过mkswap指令指定作为交流空间的设备或许文件：
［root@localhost ~］#mkswap /data/swapfile
SetTIng up swapspace version 1， size = 67104 kB
［root@localhost backup］# free
total used free shared buffers cached
Mem： 2066632 1998188 68444 0 26160 1588044
-/+ buffers/cache： 383984 1682648
Swap： 4088500 101036 3987464
从上面输出可知，咱们指定了一个67104 kB的交流空间，而此刻新建的交流空间还未被运用，下面简略介绍下mkswap指令，mkswap的一般运用格局为：
mkswap ［参数］ ［设备称号或文件］［交流区巨细］
参数：
-c：树立交流区前，先查看是否有损坏的区块。
-v0：树立老式交流区，此为预设值。
-v1：树立新式交流区。
交流区巨细：指定交流区的巨细，单位为1024字节。
设置交流分区后，接着经过swapon指令激活swap：
［root@localhost ~］#/usr/sbin/swapon /data/swapfile
［root@localhost backup］# free
total used free shared buffers cached
Mem： 2066632 1997668 68964 0 27404 1588880
-/+ buffers/cache： 381384 1685248
Swap： 4154028 100976 4053052
经过free指令能够看出，swap巨细现已由4088500k变为4154028k，相差的值是60M左右，刚好等于咱们增加的一个交流文件巨细，这说明新增的交流分区现已能够运用了，可是假如linux重启，那么新增的swap空间将变得不行用，因而需求在/etc/fstab中增加主动加载设置：
/data/swapfile none swap sw 0 0
如此以来，linux在重启后就能够完结主动加载swap分区了。其实linux在发动进程中会履行“swapon -a”指令，此指令会加载列在/etc/fstab中的一切交流空间。
3．移除swap
经过swapoff即可移除一个交流空间
［root@localhost ~］#/usr/sbin/swapoff /data/swapfile
其实也能够经过“swapoff -a”移除在/etc/fstab中界说的一切交流空间，这儿的“swapoff -a”与上面说到的“swapon -a”对应。履行“swapoff -a”后，free指令输出如下：
［root@localhost backup］# free
total used free shared buffers cached
Mem： 2066632 2048724 17908 0 30352 1642748
-/+ buffers/cache： 375624 1691008
Swap： 0 0 0
