实战|掌握Linux内存监视：free命令详解与使用技巧-Toy模板网

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前言

大家好，又见面了，我是沐风晓月，本文是专栏【linux基本功-基础命令实战】的第53篇文章。

专栏地址：[linux基本功-基础命令专栏] ，此专栏是沐风晓月对Linux常用命令的汇总，希望能够加深自己的印象，以及帮助到其他的小伙伴😉😉。

如果文章有什么需要改进的地方还请大佬不吝赐教👏👏。

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一. free命令介绍

free 是一个 Linux 和 Unix 操作系统中常用的命令，它用于显示系统中可用内存的总量、已用内存的总量、空闲内存的总量和缓存的内存量。

二. 语法格式及常用选项

依据惯例，我们还是先查看帮助，使用 free --help

[root@mufeng ~]# free --help

Usage:
 free [options]

Options:
 -b, --bytes         show output in bytes
 -k, --kilo          show output in kilobytes
 -m, --mega          show output in megabytes
 -g, --giga          show output in gigabytes
     --tera          show output in terabytes
     --peta          show output in petabytes
 -h, --human         show human-readable output
     --si            use powers of 1000 not 1024
 -l, --lohi          show detailed low and high memory statistics
 -t, --total         show total for RAM + swap
 -s N, --seconds N   repeat printing every N seconds
 -c N, --count N     repeat printing N times, then exit
 -w, --wide          wide output

     --help     display this help and exit
 -V, --version  output version information and exit

为了更直观一些，我们把常用的参数用表格来展示：

参数	描述
-b	以字节为单位显示内存使用情况；
-k	以千字节为单位显示内存使用情况；
-m	以兆字节为单位显示内存使用情况；
-g	以吉字节为单位显示内存使用情况；
-h	人性化显示内存使用情况，以适合人类阅读的方式显示；
-s <秒数>	指定间隔秒数，以连续监控内存使用情况；
-c <次数>	指定监控次数，完成后退出；
-t	在汇总行中显示内存总量。

有了具体的参数之后，我们再来看实战案例：

三. 参考案例

3.1 查看free相关的信息

[root@mufeng ~]# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1863252      833224      376152      134604      653876      657068
Swap:       2097148       29448     2067700

这里出现的参数的解释：

total：物理内存总量。
used：已经使用的物理内存量。
free：尚未使用的物理内存量。
shared：被共享使用的物理内存量
buffers：被缓存的物理内存量。
cached：被缓存的硬盘文件的物理内存量。
available：剩余可用的物理内存量。
Swaptotal：交换空间总量。
Swap used：已经使用的交换空间量
Swap free：尚未使用的交换空间量

示例输出：

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       1024000     999000      24000       3000      12000     700000
-/+ buffers/cache:     287000     737000
Swap:       524284          0     524284

上述示例输出解释：

物理内存总量为1GB（1024000KB）。
已经使用的物理内存量为999MB（999000KB）。
尚未使用的物理内存量为24MB（24000KB）。
被共享使用的物理内存量为3MB（3000KB）。
被缓存的物理内存量为12MB（12000KB）。
被缓存的硬盘文件的物理内存量为700MB（700000KB）。
剩余可用的物理内存量为737MB（737000KB）。
交换空间总量为512MB（524284KB）。
已经使用的交换空间量为0。
尚未使用的交换空间量为512MB（524284KB）。

问题1：那buffers和cached都是缓存，两者有什么区别呢？

的确buffers 和 cached 都是用于缓存的内存，但是它们的缓存对象不同：

buffers：用于缓存块设备（如硬盘、光驱等）的输入输出数据，缓存的是磁盘块的数据。这个缓存会在数据被写入磁盘后被释放掉，不会持久化到磁盘上。

cached：用于缓存文件系统的数据，缓存的是文件数据。这个缓存会在文件被修改时被写入磁盘，从而变成持久化的缓存。

因此，buffers 主要是用于优化磁盘 I/O 操作，而 cached 主要是用于优化文件读取操作。在 Linux 系统中，buffers 和 cached 都会占用未被应用程序使用的内存，以提高系统性能和响应速度。当需要更多内存时，它们可以被释放掉，以供应用程序使用。

问题2 ： free中的available 是什么

“available” 的美音标是 /əˈveɪləbl/

available 字段是指系统中可用的内存量，它表示系统当前可用于分配给新进程使用的内存量。这个值并不完全等于 free 字段，因为还考虑了缓存的内存和已经被分配但可以被回收的内存。

available 字段的计算方法是：free + buffers + cached - low water mark，其中 low water mark 是一个系统内部预留的缓冲区，用于保证系统能够保持足够的缓存能力，以应对高峰期的内存需求。

available 字段可以用来估算系统还可以为新进程提供的内存空间，因为它考虑了系统当前缓存的内存，以及一些可以被回收的内存。但是需要注意的是，这个值并不是绝对精确的，因为它只是一个估算值，而且可能会随着系统使用情况的变化而变化。

从应用程序的角度来说，可用内存=系统free memory+buffers+cached。

3.2 以MB的形式显示内存的使用情况

以M对形式显示，此处用的是MB

[root@mufeng ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1819         813         367         131         638         641
Swap:          2047          28        2019
[root@mufeng ~]#

3.3 以总和的形式显示内存的使用情况

此处使用 -t参数，代码如下：

[root@mufeng ~]# free -t
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1863252      833156      376216      134604      653880      657136
Swap:       2097148       29448     2067700
Total:      3960400      862604     2443916
[root@mufeng ~]#

3.4 周期性的查询内存的使用情况

-s参数可以周期行的查询内存的使用情况：

比如每五秒钟查询一次：

[root@mufeng ~]# free -s 5
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1863252      833220      376152      134604      653880      657072
Swap:       2097148       29448     2067700

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        1863252      833220      376152      134604      653880      657072
Swap:       2097148       29448     2067700

可以看到每五秒钟会跳一次，也就是查询一次。

3.5 以更人性化的形式来查看内存的结果输出

此处我们用到 -h参数

[root@mufeng ~]# free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           1.8G        813M        367M        131M        638M        641M
Swap:          2.0G         28M        2.0G
[root@mufeng ~]#

以上就是free命令的全部内容，后续如果有新的感悟在继续添加。

四. free在脚本中的应用

下面是一个关于free命令的脚本示例，该脚本可以在Linux系统中使用，用于监视系统的内存使用情况，并在内存不足时发出警告。

#!/bin/bash

THRESHOLD=80 # 内存使用率超过80%时发出警告

while true
do
  OUTPUT=$(free | grep Mem)
  TOTAL=$(echo $OUTPUT | awk '{print $2}')
  USED=$(echo $OUTPUT | awk '{print $3}')
  FREE=$(echo $OUTPUT | awk '{print $4}')
  PERCENTAGE=$((USED*100/TOTAL))
  DATE=$(date)

  if [ $PERCENTAGE -gt $THRESHOLD ]; then
    echo "警告！内存使用率超过 $THRESHOLD% 在 $DATE！"
  fi

  sleep 10
done

脚本解释：

THRESHOLD=80：定义一个变量THRESHOLD，表示内存使用率的阈值，即当内存使用率超过80%时发出警告。
while true：无限循环，不停地监视内存使用情况。
OUTPUT=$(free | grep Mem)：执行free命令，并使用grep命令过滤出其中包含“Mem”的行，将输出结果赋值给变量OUTPUT。
TOTAL=$(echo $OUTPUT | awk ‘{print $2}’)：使用echo和awk命令从变量OUTPUT中提取出物理内存总量，将结果赋值给变量TOTAL。
USED=$(echo $OUTPUT | awk ‘{print $3}’)：使用echo和awk命令从变量OUTPUT中提取出已使用的物理内存量，将结果赋值给变量USED。
FREE=$(echo $OUTPUT | awk ‘{print $4}’)：使用echo和awk命令从变量OUTPUT中提取出尚未使用的物理内存量，将结果赋值给变量FREE。
PERCENTAGE=$((USED*100/TOTAL))：计算内存使用率的百分比，将结果赋值给变量PERCENTAGE。
DATE=$(date)：获取当前系统时间，将结果赋值给变量DATE。
if [ $PERCENTAGE -gt $THRESHOLD ]; then：如果内存使用率超过阈值，即PERCENTAGE大于THRESHOLD，则执行下一步。
echo “警告！内存使用率超过 $THRESHOLD% 在 $DATE！”：在控制台上输出警告信息，包括当前时间和内存使用率。
sleep 10：休眠10秒，等待下一次监视。