Linux中free命令使用详解
1、 free 命令用于查看系统内存使用状态，涵盖物理内存、交换空间及内核缓冲区的占用情况。
2、 启用 -h 选项后，输出结果将更加清晰易读。
3、 若需持续监控内存状态，可使用 -s 选项并设置采样间隔时间（秒）。
4、 每三秒显示一次内存使用状态，持续运行直至按 ctrl + c 停止。
5、 本文主要介绍如何利用 free 命令来掌握系统当前的内存使用情况，尽管该命令本身较为简单，但其输出信息对监控内存状态十分关键。
6、 简介输出
7、 接下来说明输出内容的含义。
8、 只有掌握了基本概念，才能通过上述输出准确判断系统的内存使用情况。
9、 先提出一个问题：缓冲区（buffer）和缓存（cache）本是两种不同的内存类型，为何在free命令中却被合并显示？要理解这一点，需先厘清两者的确切含义。只有弄清buffer与cache各自的作用机制，才能真正明白它们在系统内存统计中被归为一类的原因。
10、 在操作系统中，buffer通常指的是缓冲区缓存（buffer cache），中文常称为缓冲区。要准确理解缓冲区的概念，需先明确扇区和块这两个基本术语。扇区是存储设备进行数据读写时的最小寻址单位，也被称为硬扇区或设备块。而块则是操作系统文件系统管理数据时的最小单位，又称文件块或I/O块。一个块通常由一个或多个扇区组成，其大小受限于内存页的大小，因此一个内存页中可以存放一个或多个块。当数据块从磁盘读取到内存时，会被加载到对应的缓冲区中。每个缓冲区对应一个磁盘块，本质上是磁盘块在内存中的临时映像，用于提高数据访问效率。缓冲区的存在减少了对物理设备的直接访问，从而提升了系统整体性能。
11、 缓冲区缓存仅以数据块为单位进行管理，不涉及文件概念。它将磁盘上的数据块直接加载到内存中，对块内存储的文件类型和格式不做任何区分与处理。
12、 在操作系统中，cache 通常指的是页高速缓存，它是内核用于提升磁盘读写效率的一种机制。其核心作用是减少对磁盘的直接输入输出操作。通过将磁盘中的数据预先加载到物理内存中，系统在后续访问这些数据时便可直接从内存读取或写入，从而显著提高响应速度。页高速缓存以页面为单位进行管理，所缓存的内容包括普通文件、块设备文件以及内存映射文件的读写数据。这些缓存页面驻留在物理内存中，有效降低了磁盘I/O的频率，提升了整体系统性能。
13、 至此我们应已明白：无论是缓冲区还是页高速缓存，其实现机制本质上相同，缓冲区只是页高速缓存在概念上的一个特例而已。
14、 free指完全免费，available指可获取或可用。
15、 free 列显示当前未被使用的内存量，而 available 列则表示可用于启动新应用程序的内存，包括可回收的缓存，更准确地反映系统可用内存状况。
16、 用于内存扩展的虚拟存储区域
17、 交换空间是磁盘上预留出来的一块区域，既可以是独立的分区，也可以是一个特殊用途的文件，因此其具体实现形式包括交换分区和交换文件两种。当系统的物理内存资源紧张时，Linux 内核会将内存中暂时不常用的数据移动到交换空间中，从而释放出更多可用内存供其他进程使用；当这些数据再次被访问时，系统又会将其从交换空间读回内存，这一过程通常被称为换出与换入。通过这种方式，交换空间能够在一定程度上缓解内存不足的问题，提升系统的整体运行效率。然而，由于交换操作依赖于磁盘的读写，而磁盘的访问速度远低于内存，因此频繁使用交换空间会影响系统性能，导致响应变慢。尽管如此，在内存容量有限的环境中，合理配置交换空间仍是一种有效的资源管理手段。
18、 如今大多数计算机硬件配置较高，内存容量普遍充足，因此有人会担心系统继续启用交换空间（swap）是否会影响整体运行效率。从理论上看，频繁读写swap确实可能降低性能，因为磁盘速度远不及内存。然而在实际使用中，这种影响往往并不明显，尤其当系统合理管理内存资源时。Linux内核提供了一个名为swappiness的可调参数，用于控制将内存页面移至swap的积极程度。该参数取值范围为0到100，数值越低表示越不倾向于使用swap。例如，设置为0意味着仅在内存极度紧张时才启用swap；而设置为100则表示系统会更主动地将不常访问的内存数据转移到swap中以释放物理内存。在Ubuntu系统中，这一参数的默认值通常为60，属于较为平衡的设定。如果用户确认系统内存充裕，希望减少对swap的依赖，可以通过修改/etc/sysctl.conf配置文件来调整swappiness值，将其设为更低的数字，如10或20，从而让系统更优先使用物理内存，降低对磁盘交换空间的使用频率，有助于提升响应速度和运行流畅性。
19、 当系统内存不足时，应依据物理内存容量合理设置交换空间大小，具体配置方法网络资料丰富，此处不再详细说明。
20、 /proc/meminfo 文件记录系统内存使用情况。
21、 free 命令所显示的数据实际上都来源于 /proc/meminfo 文件。该文件提供了更为详尽和原始的内存信息，但由于格式较为复杂，不如 free 命令输出那样直观易读。
22、 感兴趣者可直接查阅该文件。
23、 总结
24、 free 命令看似简单，实则内涵深刻。它参数简洁，输出直观，易于使用。然而，其背后涉及操作系统中内存管理的复杂概念，如缓冲区、缓存、虚拟内存等。若不了解这些原理，即便查看输出结果，也难以真正理解内存使用的真实情况，容易产生误解，因此掌握其深层机制尤为关键。
