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[26219] 2020-08-08_Linux内存机制以及手动释放swap和buffer和cache

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-08-08_Linux内存机制以及手动释放swap和buffer和cache L i n u x 内 存 机 制 以 及 手 动 释 放 s w a p 和 b u f f e r 和 c a c h e D a r r e n _ W e n   L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 0 8 - 0 8 来 自 ： 来 自 ： 5 1 C T O 博 客 ， 作 者 ： 博 客 ， 作 者 ： D a r r e n _ W e n 链 接 ： 链 接 ： h t t p s : / / b l o g . 5 1 c t o . c o m / w e n d a s h u a i / 2 5 0 6 1 0 3 本 文 介 绍 l i n u x 内 存 机 制 、 虚 拟 内 存 s w a p 、 b u f f e r / c a c h e 释 放 等 原 理 及 实 操 。   一 、 什 么 是 l i n u x 的 内 存 机 制 ？   二 、 l i n u x 什 么 时 候 开 始 使 用 虚 拟 内 存 （ s w a p ) ？   三 、 怎 么 释 放 内 存 ？ 四 、 怎 么 释 放 s w a p ？ 一 、 什 么 是 一 、 什 么 是 l i n u x 的 内 存 机 制 ？ 的 内 存 机 制 ？ 我 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 此 ， 我 们 希 望 所 有 数 据 的 读 取 和 写 入 都 在 内 存 完 成 ， 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 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 l i n u x 下 还 有 一 个 虚 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 （ S w a p   S p a c e ） 。 作 为 物 理 内 存 的 扩 展 ， l i n u x 会 在 物 理 内 存 不 足 时 ， 使 用 交 换 分 区 的 虚 拟 内 存 ， 更 详 细 的 说 ， 就 是 内 核 会 将 暂 时 不 用 的 内 存 块 信 息 写 到 交 换 空 间 ， 这 样 以 来 ， 物 理 内 存 得 到 了 释 放 ， 这 块 内 存 就 可 以 用 于 其 它 目 的 ， 当 需 要 用 到 原 始 的 内 容 时 ， 这 些 信 息 会 被 重 新 从 交 换 空 间 读 入 物 理 内 存 。 L i n u x 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 。 要 深 入 了 解 l i n u x 内 存 运 行 机 制 ， 需 要 知 道 下 面 提 到 的 几 个 方 面 ： L i n u x 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 ， 即 使 并 没 有 什 么 事 情 需 要 内 存 ， L i n u x 也 会 交 换 出 暂 时 不 用 的 内 存 页 面 。 这 可 以 避 免 等 待 交 换 所 需 的 时 间 。 L i n u x   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 ， l i n u x 内 核 根 据 ” 最 近 最 经 常 使 用 “ 算 法 ， 仅 仅 将 一 些 不 经 常 使 用 的 页 面 文 件 交 换 到 虚 拟   内 存 ， 有 时 我 们 会 看 到 这 么 一 个 现 象 ： l i n u x 物 理 内 存 还 有 很 多 ， 但 是 交 换 空 间 也 使 用 了 很 多 。 其 实 ， 这 并 不 奇 怪 ， 例 如 ， 一 个 占 用 很 大 内 存 的 进 程 运 行 时 ， 需   要 耗 费 很 多 内 存 资 源 ， 此 时 就 会 有 一 些 不 常 用 页 面 文 件 被 交 换 到 虚 拟 内 存 中 ， 但 后 来 这 个 占 用 很 多 内 存 资 源 的 进 程 结 束 并 释 放 了 很 多 内 存 时 ， 刚 才 被 交 换 出 去 的 页 面   文 件 并 不 会 自 动 的 交 换 进 物 理 内 存 ， 除 非 有 这 个 必 要 ， 那 么 此 刻 系 统 物 理 内 存 就 会 空 闲 很 多 ， 同 时 交 换 空 间 也 在 被 使 用 ， 就 出 现 了 刚 才 所 说 的 现 象 了 。 关 于 这 点 ， 不   用 担 心 什 么 ， 只 要 知 道 是 怎 么 一 回 事 就 可 以 了 。 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 ， 虚 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 l i n u x 出 现 假 死 机 、 服 务 异 常 等 问 题 ， l i n u x 虽   然 可 以 在 一 段 时 间 内 自 行 恢 复 ， 但 是 恢 复 后 的 系 统 已 经 基 本 不 可 用 了 。 因 此 ， 合 理 规 划 和 设 计 L i n u x 内 存 的 使 用 ， 是 非 常 重 要 的 . 在 L i n u x   操 作 系 统 中 ， 当 应 用 程 序 需 要 读 取 文 件 中 的 数 据 时 ， 操 作 系 统 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 要 往 文 件 中 写   数 据 时 ， 操 作 系 统 先 分 配 内 存 接 收 用 户 数 据 ， 然 后 再 将 数 据 从 内 存 写 到 磁 盘 上 。 然 而 ， 如 果 有 大 量 数 据 需 要 从 磁 盘 读 取 到 内 存 或 者 由 内 存 写 入 磁 盘 时 ， 系 统 的 读 写 性   能 就 变 得 非 常 低 下 ， 因 为 无 论 是 从 磁 盘 读 数 据 ， 还 是 写 数 据 到 磁 盘 ， 都 是 一 个 很 消 耗 时 间 和 资 源 的 过 程 ， 在 这 种 情 况 下 ， L i n u x 引 入 了 b u f f e r s 和   c a c h e d 机 制 。 b u f f e r s 与 c a c h e d 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 b u f f e r s   与 c a c h e d 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 b u f f e r s 与 c a c h e d 缓 冲 的 内 容 却 是 不 同 的 。 b u f f e r s 是 用 来 缓 冲 块 设 备 做 的 ， 它 只 记 录 文 件 系 统 的 元 数 据 （ m e t a d a t a ） 以 及   t r a c k i n g   i n - f l i g h t   p a g e s ， 而 c a c h e d 是 用 来 给 文 件 做 缓 冲 。 更 通 俗 一 点 说 ： b u f f e r s 主 要 用 来 存 放 目 录 里 面 有 什 么 内 容 ， 文 件 的 属 性 以 及 权 限 等 等 。 而 c a c h e d 直 接 用 来 记 忆 我 们 打 开 过 的 文 件 和 程 序 。 为 了 验 证 我 们 的 结 论 是 否 正 确 ， 可 以 通 过 v i 打 开 一 个 非 常 大 的 文 件 ， 看 看 c a c h e d 的 变 化 ， 然 后 再 次 v i 这 个 文 件 ， 感 觉 一 下 两 次 打 开 的 速 度 有 何 异 同 ， 是 不 是 第 二 次 打 开 的 速 度 明 显 快 于 第 一 次 呢 ？ 接 着 执 行 下 面 的 命 令 ： f i n d   /   - n a m e   . c o n f 看 看 b u f f e r s 的 值 是 否 变 化 ， 然 后 重 复 执 行 f i n d 命 令 ， 看 看 两 次 显 示 速 度 有 何 不 同 。 二 、 二 、 l i n u x 什 么 时 候 开 始 使 用 虚 拟 内 存 （ 什 么 时 候 开 始 使 用 虚 拟 内 存 （ s w a p ) ？ ？ 上 面 这 个 6 0 代 表 物 理 内 存 在 使 用 4 0 % 的 时 候 才 会 使 用 s w a p （ 参 考 网 络 资 料 ： 当 剩 余 物 理 内 存 低 于 4 0 % （ 4 0 = 1 0 0 - 6 0 ） 时 ， 开 始 使 用 交 换 空 间 ） s w a p p i n e s s = 0 的 时 候 表 示 最 大 限 度 使 用 物 理 内 存 ， 然 后 才 是   s w a p 空 间 ， s w a p p i n e s s ＝ 1 0 0 的 时 候 表 示 积 极 的 使 用 s w a p 分 区 ， 并 且 把 内 存 上 的 数 据 及 时 的 搬 运 到 s w a p 空 间 里 面 。 值 越 大 表 示 越 倾 向 于 使 用 值 越 大 表 示 越 倾 向 于 使 用 s w a p 。 可 以 设 为 。 可 以 设 为 0 ， 这 样 做 并 不 会 禁 止 对 ， 这 样 做 并 不 会 禁 止 对 s w a p 的 使 用 ， 只 是 最 大 限 度 地 降 低 了 使 用 的 使 用 ， 只 是 最 大 限 度 地 降 低 了 使 用 s w a p 的 可 能 性 。 的 可 能 性 。 通 常 情 况 下 ： s w a p 分 区 设 置 建 议 是 内 存 的 两 倍   （ 内 存 小 于 等 于 4 G 时 ） ， 如 果 内 存 大 于 4 G ， s w a p 只 要 比 内 存 大 就 行 。 另 外 尽 量 的 将 s w a p p i n e s s 调 低 ， 这 样 系 统 的 性 能 会 更 好 。 B . 修 改 修 改 s w a p p i n e s s 参 数 参 数 永 久 性 修 改 ： 永 久 性 修 改 ： [ r o o t @ w e n w e n   ~ ] #   c a t   / p r o c / s y s / v m / s w a p p i n e s s 6 0 临 时 性 修 改 ： [ r o o t @ w e n w e n   ~ ] #   s y s c t l   v m . s w a p p i n e s s = 1 0 v m . s w a p p i n e s s   =   1 0 [ r o o t @ w e n w e n   ~ ] #   c a t   / p r o c / s y s / v m / s w a p p i n e s s 1 0 [ r o o t @ w e n w e n   ~ ] #   v i m   / e t c / s y s c t l . c o n f 加 入 参 数 ： v m . s w a p p i n e s s   =   3 5 然 后 在 直 接 ： [ r o o t @ w e n w e n   ~ ] #   s y s c t l   - p   / e t c / s y s c t l . c o n f 查 看 是 否 生 效 ： c a t   / p r o c / s y s / v m / s w a p p i n e s s 3 5
立 即 生 效 ， 重 启 也 可 以 生 效 。 三 、 怎 么 释 放 内 存 ？ 三 、 怎 么 释 放 内 存 ？ 一 般 系 统 是 不 会 自 动 释 放 内 存 的 关 键 的 配 置 文 件 / p r o c / s y s / v m / d r o p _ c a c h e s 。 这 个 文 件 中 记 录 了 缓 存 释 放 的 参 数 ， 默 认 值 为 0 ， 也 就 是 不 释 放 缓 存 。 他 的 值 可 以 为 0 ~ 3 之 间 的 任 意 数 字 ， 代 表 着 不 同 的 含 义 ： 0   –   不 释 放 1   –   释 放 页 缓 存 2   –   释 放 d e n t r i e s 和 i n o d e s 3   –   释 放 所 有 缓 存 实 操 ： 很 明 显 多 出 来 很 多 空 闲 的 内 存 了 吧 四 、 怎 么 释 放 四 、 怎 么 释 放 s w a p ？ ？ 前 提 ： 首 先 要 保 证 内 存 剩 余 要 大 于 等 于 s w a p 使 用 量 ， 否 则 会 宕 机 ！ 根 据 内 存 机 制 ， s w a p 分 区 一 旦 释 放 ， 所 有 存 放 在 s w a p 分 区 的 文 件 都 会 转 存 到 物 理 内 存 上 。 通 常 通 过 重 新 挂 载 s w a p 分 区 完 成 释 放 s w a p 。 a . 查 看 当 前 s w a p 分 区 挂 载 在 哪 ？ b . 关 停 这 个 分 区 c . 查 看 状 态 ： d . 查 看 s w a p 分 区 是 否 关 停 ， 最 下 面 一 行 显 示 全 e . 将 s w a p 挂 载 到 / d e v / s d a 5 上 f . 查 看 挂 载 是 否 成 功
● 输 入 m 获 取 文 章 目 录 推 荐 推 荐 ↓ ↓ ↓ 运 维 运 维 更 多 推 荐 更 多 推 荐 《 《 2 5 个 技 术 类 公 众 微 信 个 技 术 类 公 众 微 信 》 》 涵 盖 ： 程 序 人 生 、 算 法 与 数 据 结 构 、 黑 客 技 术 与 网 络 安 全 、 大 数 据 技 术 、 前 端 开 发 、 J a v a 、 P y t h o n 、 W e b 开 发 、 安 卓 开 发 、 i O S 开 发 、 C / C + + 、 . N E T 、 L i n u x 、 数 据 库 、 运 维 等 。 阅 读 原 文
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