内存介绍

当使用 free 命令：查看内存使用时，会出现：

参数	含义
total	内存总数
used	已用内存
free	空闲内存
shared	共享内存
buff/cache	缓存（buffer+cache）
available	可用内存

buff/cache 与匿名页

Linux 内存页分为两类：

类型	体现位置	来源	回收方式
文件页	buff/cache	文件内容/元数据	丢弃/写回文件，不进Swap
匿名页	used-buff/cache	程序堆/栈	写入Swap

• buff/cache：即文件页（Page Cache + Buffer Cache）总和，用于加速文件和块设备访问。
• 匿名页：程序运行时动态分配的内存（如堆、栈），不包含在buff/cache中，是Swap的主要来源。

自 Linux 2.4 起，Page Cache 和 Buffer Cache 已合并为统一的文件缓存系统。[

Swap（交换空间）：内存的临时仓库

• 本质：一块特殊的磁盘空间（分区或文件），作为物理内存耗尽时的紧急备用。
• 作用：当物理内存不足时，内核会把内存中不活跃的"匿名页"（见下文）暂时写入 Swap，从而释放物理内存给更需要的进程。
• 代价：硬盘读写速度远慢于内存。频繁使用 Swap 会导致系统性能急剧下降（卡顿），这个现象称为"颠簸"(Thrashing)。

内存回收与Swap机制

内存页的两种类型

程序占用的内存可分为两类，内核对它们有不同的回收策略：

1. 文件页 (File-backed Pages)

   • 内容：程序代码、读取的文件等，即 Page Cache 的主要组成部分。
   • 特点：在硬盘上有对应的源文件（“老家”）。
   • 回收方式：内存不足时，干净页直接丢弃（下次从源文件读回），脏页（修改过）先写回源文件再丢弃。这类内存不会进入 Swap。

2. 匿名页 (Anonymous Pages)

   • 内容：程序的堆、栈等动态分配的内存（如 malloc 或 new 申请的）。
   • 特点：在硬盘上没有源文件（凭空创造）。
   • 回收方式：内存不足时，如果这部分内存不活跃，内核会将其写入 Swap 分区，这是它们唯一的"临时避难所"。

内核回收决策流程

当内存紧张时，内核会遵循以下优先级进行回收：

1. 首先，回收文件页 (Page Cache)：这是成本最低的操作，优先回收。
2. 最后，交换匿名页 (Swap Out)：只有在回收文件页后内存仍然不足的情况下，才会把不活跃的匿名页写入 Swap。

如何解读内存状态

• buff/cache 占用高：通常是好事。表明 Linux 正在充分利用空闲内存加速文件读写，系统会在需要时自动回收。
• swap 被使用：是一个警示信号。表明物理内存不足以容纳所有活跃程序的匿名内存，需要关注应用是否存在内存泄漏或配置不当。
• buff/cache 高 + swap 被使用：典型应用内存占用过度的表现。

drop_caches 参数说明

• 手动释放缓存可用于临时解决问题或测试，但生产环境慎用，它可能掩盖真正的内存问题。
• /proc/sys/vm/drop_caches 文件用于手动释放缓存：
  • 0：默认，自动管理
  • 1：释放页缓存（page cache）
  • 2：释放目录项和 inode
  • 3：释放所有缓存

提示： 释放缓存前建议先执行 sync，确保数据写入磁盘。

实践操作

查看内存状态

# 以 MB 单位显示内存使用情况
free -m

查看Swap状态

# 查看当前启用的swap空间（分区或文件）
swapon -s

释放 buff/cache 缓存

# 查看当前内存状态
free -m# 同步缓存到磁盘
sync# 只释放页缓存
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 释放目录项和 inode
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 释放所有缓存（常用）
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 恢复为自动管理
echo 0 > /proc/sys/vm/drop_caches

风险提示： 生产环境不建议频繁手动释放缓存，频繁清理可能掩盖应用层内存问题，建议优先优化应用程序内存管理。