手動釋放linux記憶體cache和指令碼定時釋放

 

總有很多朋友對於Linux的記憶體管理有疑問，之前一篇linux下的記憶體管理方式似乎也沒能清除大家的疑慮。而在新版核心中，似乎對這個問題提供了新的解決方案，特轉出來給大家參考一下。最後，還附上我對這方法的意見，歡迎各位一同討論。

當在Linux下頻繁存取檔案後，實體記憶體會很快被用光，當程式結束後，記憶體不會被正常釋放，而是一直作為caching。這個問題，貌似有不少人在問，不過都沒有看到有什麼很好解決的辦法。那麼我來談談這個問題。

一、通常情況

先來說說free命令：
# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 163 86 0 10 94
-/+ buffers/Cache: 58 191
SWAP: 511 0 511

其中：
total 記憶體總數
used 已經使用的記憶體數
free 閒置記憶體數
shared 多個進程共用的記憶體總額
buffers buffer Cache和cached Page Cache 磁碟緩衝的大小
-buffers/cache (已用)的記憶體數:used - buffers - cached
+buffers/cache(可用)的記憶體數:free + buffers + cached
可用的memory=free memory+buffers+cached

有了這個基礎後，可以得知，我現在used為163MB，free為86MB，buffer和cached分別為10MB，94MB。
那麼我們來看看，如果我執行複製檔案，記憶體會發生什麼變化。

# cp -r /etc ~/test/
# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 244 4 0 8 174
-/+ buffers/cache: 62 187
Swap: 511 0 511

在我命令執行結束後，used為244MB，free為4MB，buffers為8MB，cached為174MB，天呐，都被cached吃掉了。別緊張，這是為了提高檔案讀取效率的做法。

為了提高磁碟存取效率，Linux做了一些精心的設計，除了對dentry進行緩衝（用於VFS，加速檔案路徑名到inode的轉換），還採取了兩種主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache。前者針對磁碟塊的讀寫，後者針對檔案inode的讀寫。這些Cache有效縮短了 I/O系統調用（比如read，write，getdents）的時間。

那麼有人說過段時間，linux會自動釋放掉所用的記憶體。等待一段時間後，我們使用free再來試試，看看是否有釋放？
# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 244 5 0 8 174
-/+ buffers/cache: 61 188
Swap: 511 0 511

似乎沒有任何變化。（實際情況下，記憶體的管理還與Swap有關）那麼我能否手動釋放掉這些記憶體呢？回答是可以的！

二、手動釋放緩衝

/proc是一個虛擬檔案系統，我們可以通過對它的讀寫操作做為與Kernel實體間進行通訊的一種手段。也就是說可以通過修改/proc中的檔案，來對當前kernel的行為做出調整。那麼我們可以通過調整/proc/sys/vm/drop_caches來釋放記憶體。操作如下：

# cat /proc/sys/vm/drop_caches
0
首先，/proc/sys/vm/drop_caches的值，預設為0。

# sync
手動執行sync命令（描述：sync 命令運行 sync 子常式。如果必須停止系統，則運行sync 命令以確保檔案系統的完整性。sync 命令將所有未寫的系統緩衝區寫到磁碟中，包含已修改的 i-Node、已延遲的塊 I/O 和讀寫對應檔）

# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# cat /proc/sys/vm/drop_caches
3
將/proc/sys/vm/drop_caches值設為3

# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 66 182 0 0 11
-/+ buffers/cache: 55 194
Swap: 511 0 511

再來運行free命令，會發現現在的used為66MB，free為182MB，buffers為0MB，cached為11MB。那麼有效釋放了buffer和cache。

有關/proc/sys/vm/drop_caches的用法在下面進行了說明
/proc/sys/vm/drop_caches (since Linux 2.6.16)
Writing to this file causes the kernel to drop clean caches,dentries and inodes from memory, causing that memory to become free.
To free pagecache, use echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches;
to free dentries and inodes, use echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches;
to free pagecache, dentries and inodes, use echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches.
Because this is a non-destructive operation and dirty objects are not freeable, the user should run sync first.

三、我的意見
上述文章就長期以來很多使用者對Linux記憶體管理方面的疑問，給出了一個比較“直觀”的回複，我更覺得有點像是核心開發小組的妥協。對於是否需要使用這個值，或向使用者提及這個值，我是有保留意見的：

• 從man可以看到，這值從2.6.16以後的核心版本才提供，也就是老版的作業系統，如紅旗DC 5.0、RHEL 4.x之前的版本都沒有；
• 若對於系統記憶體是否夠用的觀察，我還是原意去看swap的使用率和si/so兩個值的大小；

使用者常見的疑問是，為什麼free這麼小，是否關閉應用後記憶體沒有釋放？但實際上，我們都知道這是因為Linux對記憶體的管理與Windows不同，free小並不是說記憶體不夠用了，應該看的是free的第二行最後一個值：-/+ buffers/cache: 58 191，這才是系統可用的記憶體大小。

實際項目中告訴我們，如果因為是應用有像記憶體泄露、溢出的問題，從swap的使用方式是可以比較快速可以判斷的，但free上面反而比較難查看。相反，如果在這個時候，我們告訴使用者，修改系統的一個值，“可以”釋放記憶體，free就大了。使用者會怎麼想？不會覺得作業系統“有問題”嗎？所以說，我覺得既然核心是可以快速清空buffer或cache，也不難做到（這從上面的操作中可以明顯看到），但核心並沒有這樣做（預設值是0），我們就不應該隨便去改變它。一般情況下，應用在系統上穩定運行了，free值也會保持在一個穩定值的，雖然看上去可能比較小。

當發生記憶體不足、應用擷取不到可用記憶體、OOM錯誤等問題時，還是更應該去分析應用方面的原因，如使用者量太大導致記憶體不足、發生應用記憶體溢出等情況，否則，清空buffer，強制騰出free的大小，可能只是把問題給暫時屏蔽了。

我覺得，排除記憶體不足的情況外，除非是在軟體開發階段，需要臨時清掉buffer，以判斷應用的記憶體使用量情況；或應用已經不再提供支援，即使應用對記憶體的時候確實有問題，而且無法避免的情況下，才考慮定時清空buffer。（可惜，這樣的應用通常都是運行在老的作業系統版本上，上面的操作也解決不了）。而生產環境下的伺服器可以不考慮手工釋放記憶體，這樣會帶來更多的問題。記住記憶體是拿來用的，不是拿來看的。不像windows。

無論你的真實實體記憶體有多少，他都要拿硬碟分頁檔來讀。這也就是windows為什麼常常提示虛擬空間不足的原因，你們想想多無聊，在記憶體還有大部分的時候，拿出一部分硬碟空間來充當記憶體。硬碟怎麼會快過記憶體，所以我們看linux，只要不用swap的交換空間，就不用擔心自己的記憶體太少。如果常常swap用很多,可能你就要考慮加實體記憶體了，這也是linux看記憶體是否夠用的標準哦。當然這僅代表我個人意見，也歡迎大家來交流討論。

以上內容轉載於考試大，下面是我寫的一個記憶體釋放的指令碼，分享給大家：
# vim /root/satools/freemem.sh

#!/bin/bashused=`free -m | awk 'NR==2' | awk '{print $3}'`free=`free -m | awk 'NR==2' | awk '{print $4}'`echo "===========================" >> /var/log/mem.logdate >> /var/log/mem.logecho "Memory usage | [Use：${used}MB][Free：${free}MB]" >> /var/log/mem.logif [ $free -le 100 ] ; then                sync && echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches                sync && echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches                sync && echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches                echo "OK" >> /var/log/mem.logelse                echo "Not required" >> /var/log/mem.log

將指令碼添加到crond任務，定時執行。
# echo "*/30 * * * * root /root/satools/freemem.sh" >> /etc/crondtab