Linux服务器内存讲解，与手动释放
在Linux服务器上手工释放内存
总有很多朋友对于Linux的内存管理有疑问，之前一篇linux下的内存管理方式似乎也没能清除大家的疑虑。而在新版核心中，似乎对这个问题提供了新的解决方法，特转出来给大家参考一下。最后，还附上我对这方法的意见，欢迎各位一同讨论。
当在Linux下频繁存取文件后，物理内存会很快被用光，当程序结束后，内存不会被正常释放，而是一直作为caching。这个问题，貌似有不少人在问，不过都没有看到有什么很好解决的办法。那么我来谈谈这个问题。
一、通常情况
先来说说free命令：
[root@server ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 163 86 0 10 94
-/+ buffers/cache: 58 191
Swap: 511 0 511
total 内存总数
used 已经使用的内存数
free 空闲的内存数
shared 多个进程共享的内存总额
buffers Buffer Cache和cached Page Cache 磁盘缓存的大小
-buffers/cache (已用)的内存数:used - buffers - cached&
+buffers/cache(可用)的内存数:free
+ buffers + cached
可用的memory=free
memory+buffers+cached 如上面的列子为 86+10+94=192
（已用的memory=used memory - buffers - cached&&163-10-94=59约等于 58&）
有了这个基础后，可以得知，我现在used为163MB，free为86MB，buffer和cached分别为10MB，94MB。
那么我们来看看,如果我执行复制文件,内存会发生什么变化.
[root@server ~]# cp -r /etc ~/test/
[root@server ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 244 4 0 8 174
-/+ buffers/cache: 62 187
Swap: 511 0 511
在我命令执行结束后，used为244MB，free为4MB，buffers为8MB，cached为174MB，天呐，都被cached吃掉了。别紧张，这是为了提高文件读取效率的做法。
为了提高磁盘存取效率，Linux做了一些精心的设计，除了对dentry进行缓存（用于VFS，加速文件路径名到inode的转换），还采取了两种主要
Cache方式：Buffer Cache和Page
Cache。前者针对磁盘块的读写，后者针对文件inode的读写。这些Cache有效缩短了
I/O系统调用（比如read，write，getdents）的时间。
那么有人说过段时间，linux会自动释放掉所用的内存。等待一段时间后，我们使用free再来试试，看看是否有释放？
[root@server test]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 244 5 0 8 174
-/+ buffers/cache: 61 188
Swap: 511 0 511
似乎没有任何变化。（实际情况下，内存的管理还与Swap有关）
那么我能否手动释放掉这些内存呢？回答是可以的！
二、手动释放缓存
/proc是一个虚拟文件系统，我们可以通过对它的读写操作做为与kernel实体间进行通信的一种手段。也就是说可以通过修改/proc中的文件，来对
当前kernel的行为做出调整。那么我们可以通过调整/proc/sys/vm/drop_caches来释放内存。操作如下：
[root@server test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
首先，/proc/sys/vm/drop_caches的值，默认为0。
[root@server test]# sync
手动执行sync命令（描述：sync 命令运行
sync 子例程。如果必须停止系统，则运行sync 命令以确保文件系统的完整性。sync
命令将所有未写的系统缓冲区写到磁盘中，包含已修改的 i-node、已延迟的块 I/O 和读写映射文件）
[root@server test]# echo 3 &
/proc/sys/vm/drop_caches
[root@server test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
将/proc/sys/vm/drop_caches值设为3
[root@server test]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 249 66 182 0 0 11
-/+ buffers/cache: 55 194
Swap: 511 0 511
再来运行free命令，会发现现在的used为66MB，free为182MB，buffers为0MB，cached为11MB。那么有效的释放了buffer和cache。
◎ 有关/proc/sys/vm/drop_caches的用法在下面进行了说明
/proc/sys/vm/drop_caches&(since Linux
Writing to this file causes the kernel to drop clean
dentries and inodes from memory, causing that memory to
To free pagecache, use echo 1 & /proc/sys/vm/drop_
free dentries and inodes, use echo 2 &
/proc/sys/vm/drop_
to free pagecache, dentries and inodes, use echo 3 &
/proc/sys/vm/drop_caches.
Because this is a non-destructive operation and dirty
are not freeable, the user should run sync first.
三、我的意见
上述文章就长期以来很多用户对Linux内存管理方面的疑问，给出了一个比较“直观”的回复，我更觉得有点像是核心开发小组的妥协。
对于是否需要使用这个值，或向用户提及这个值，我是有保留意见的：
1、从man可以看到，这值从2.6.16以后的核心版本才提供，也就是老版的操作系统，如红旗DC 5.0、RHEL
4.x之前的版本都没有；
2、若对于系统内存是否够用的观察，我还是原意去看swap的使用率和si/so两个值的大小；
用户常见的疑问是，为什么free这么小，是否关闭应用后内存没有释放？
但实际上，我们都知道这是因为Linux对内存的管理与Windows不同，free小并不是说内存不够用了，应该看的是free的第二行最后一个值：
-/+ buffers/cache: 58&191
这才是系统可用的内存大小。
实际项目中告诉我们，如果因为是应用有像内存泄露、溢出的问题，从swap的使用情况是可以比较快速可以判断的，但free上面反而比较难查看。
相反，如果在这个时候，我们告诉用户，修改系统的一个值，“可以”释放内存，free就大了。用户会怎么想？不会觉得操作系统“有问题”吗？
所以说，我觉得既然核心是可以快速清空buffer或cache，也不难做到（这从上面的操作中可以明显看到），但核心并没有这样做（默认值是0），我们就不应该随便去改变它。
一般情况下，应用在系统上稳定运行了，free值也会保持在一个稳定值的，虽然看上去可能比较小。
当发生内存不足、应用获取不到可用内存、OOM错误等问题时，还是更应该去分析应用方面的原因，如用户量太大导致内存不足、发生应用内存溢出等情况，否则，清空buffer，强制腾出free的大小，可能只是把问题给暂时屏蔽了。
我觉得，排除内存不足的情况外，除非是在软件开发阶段，需要临时清掉buffer，以判断应用的内存使用情况；或应用已经不再提供支持，即使应用对内存的
时候确实有问题，而且无法避免的情况下，才考虑定时清空buffer。（可惜，这样的应用通常都是运行在老的操作系统版本上，上面的操作也解决不了）。而
生产环境下的服务器可以不考虑手工释放内存，这样会带来更多的问题。记住内存是拿来用的,不是拿来看的。不像windows,
无论你的真实物理内存有多少,他都要拿硬盘交换文件来读。这也就是windows为什么常常提示虚拟空间不足的原因，你们想想多无聊，在内存还有大部分的
时候，拿出一部分硬盘空间来充当内存。硬盘怎么会快过内存，所以我们看linux，只要不用swap的交换空间，就不用担心自己的内存太少。如果常常swap用很多,可能你就要考虑加物理内存了，这也是linux看内存是否够用的标准哦。当然这仅代表我个人意见，也欢迎大家来交流讨论
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Linux高端内存管理之非连续内存区（描述）
来源：Linux社区&
作者：bullbat
总结了高端内存区的固定内核映射区、临时内核映射与永久内核映射。但是对于高端内存中各个区间的布置我们任然不是很清楚，首先我们从整体上看看内核对高端内存的划分情况。
如果内存足够大（比如用户：内核线性空间，内核就只能访问线性空间的第内容，如果物理内存超过则视为足够大），内核线性空间无法同时映射所有内存。这就需要将内核线性空间分出一段不直接映射物理内存，而是作为窗口分时映射使用到的未映射的内存。
相关阅读：
一、非连续内存区布局
Linux内核中对于非连续区间的开始：
#define&VMALLOC_START&&&((unsigned&long)high_memory&+&VMALLOC_OFFSET)&&
#define&VMALLOC_OFFSET&&(8&*&1024&*&1024)&&
对于变量high_memory变量：
void&__init&initmem_init(unsigned&long&start_pfn,&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&unsigned&long&end_pfn)&&
&&&&highstart_pfn&=&highend_pfn&=&max_&&
&&&&if&(max_pfn&&&max_low_pfn)&&
&&&&&&&&highstart_pfn&=&max_low_&&
&&&&num_physpages&=&highend_&&
&&&&high_memory&=&(void&*)&__va(highstart_pfn&*&PAGE_SIZE&-&1)&+&1;&&
其中，变量在函数中初始化为下面值
#define&MAXMEM&&(VMALLOC_END&-&PAGE_OFFSET&-&__VMALLOC_RESERVE)&&
&p&unsigned&int&__VMALLOC_RESERVE&=&128&&&&20;&/p&&&
对于非连续区间的结束定义：
#&define&VMALLOC_END&&&&(PKMAP_BASE&-&2&*&PAGE_SIZE)&&
由上面的内核代码，画出内存布局细节图如下
由上面的布局可知，然而直接映射区和连续内存之间空出来了的空间不能用，非连续空间和永久内核映射区之间也有的空间不可用，另外，内存顶端空出了不可用的。这样，高端内存能用的空间为大小的内存。
二、数据结构描述
虚拟内存区描述（对于链表）
struct&vm_struct&{&&
&&&&struct&vm_struct&&&&*&&
&&&&void&&&&&&&&&&&&*&&
&&&&unsigned&long&&&&&&&&&
&&&&unsigned&long&&&&&&&&&
&&&&struct&page&&&&&**&&
&&&&unsigned&int&&&&&&&&nr_&&
&&&&unsigned&long&&&&&&&phys_&&
&&&&void&&&&&&&&&&&&*&&
虚拟内存区描述（对于红黑树）
struct&vmap_area&{&&
&&&&unsigned&long&va_&&
&&&&unsigned&long&va_&&
&&&&unsigned&long&&&
&&&&struct&rb_node&rb_&&&&&/*&address&sorted&rbtree&*/&&
&&&&struct&list_head&&&&&&&/*&address&sorted&list&*/&&
&&&&struct&list_head&purge_&&&&/*&"lazy&purge"&list&*/&&
&&&&void&*&&
&&&&struct&rcu_head&rcu_&&
内存区由字段链接到一起，并且为了查找简单，他们以地址为次序。为了防止溢出，每个区域至少由一个页面隔离开。
三、非连续内存区初始化
非连续内存区的初始化工作在start_kernel()-&mm_init()-&vmalloc_init()完成
void&__init&vmalloc_init(void)&&
&&&&struct&vmap_area&*&&
&&&&struct&vm_struct&*&&
&&&&int&i;&&
&&&&for_each_possible_cpu(i)&{&&
&&&&&&&&struct&vmap_block_queue&*&&
&&&&&&&&vbq&=&&per_cpu(vmap_block_queue,&i);&&
&&&&&&&&spin_lock_init(&vbq-&lock);&&
&&&&&&&&INIT_LIST_HEAD(&vbq-&free);&&
&&&&&&&&INIT_LIST_HEAD(&vbq-&dirty);&&
&&&&&&&&vbq-&nr_dirty&=&0;&&
&&&&for&(tmp&=&&&tmp&=&tmp-&next)&{&&
&&&&&&&&va&=&kzalloc(sizeof(struct&vmap_area),&GFP_NOWAIT);&&
&&&&&&&&va-&flags&=&tmp-&flags&|&VM_VM_AREA;&&
&&&&&&&&va-&va_start&=&(unsigned&long)tmp-&&&
&&&&&&&&va-&va_end&=&va-&va_start&+&tmp-&&&
&&&&&&&&__insert_vmap_area(va);&&
&&&&vmap_area_pcpu_hole&=&VMALLOC_END;&&
&&&&vmap_initialized&=&true;&&
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服务器内存也是内存，它与我们平常在电脑城所见的普通PC机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，它主要是在内存上引入了一些新的技术，普通PC机上的内存在服务器上一般是不可用的服务器认不到的，这就是说服务器内存不能随便为了贪便宜用普通PC机的内存来替代的原因了。有些人把具有某种技术的内存就称之为“服务器内存”，其实是不全面的，服务器的这些内存技术之所以在目前看来是服务器在专用，但不能保证永远只能是服务器专用。这些新技术之所以先在服务器上得以应用是因为服务器价格较贵，有条件得以应用，这些新技术由于价格的原因暂时在普通PC机上无法实现应用，但是会随着配件价格的下降逐步走向普通PC机，就行原来的奇偶校正内存一样原先也是最先应用在服务器上，现在不是很普遍了吗?所以服务器内存并不是一种特指，它是内存新技术在不同时间段上的应用。
& && &Buffer即缓存器，也可理解成高速缓存，在服务器及图形工作站内存有较多应用，容量多为64K，但随着内存容量的不断增大，其容量也不断增加，具有Buffer的内存将对内存的读写速度有较大提高，象早起168芯EDOECC服务器内存大多都带Buffer，Unbuffer表示不具有高速缓存。有Buffer的内存几乎都带有ECC功能，Unbuffer内存只有少数带 ECC功能。其在内存编号上也有较明显特征，以维京内存PC133 128M为例，其编号为ME16641U4SS-CL3，其中的字母U就代表Unbuffer。
&&Register即寄存器或目录寄存器，在内存上的作用我们右以把它理解成书的目录，有了它，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Register的内存一定带Buffer,并且目前能见到的Register内存也都具有ECC 功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站，如IBM Netfinity 5000。
&&目前是一谈到服务器内存，大家都一致强调要买ECC内存，认为ECC内存速度快，其实是一种错误地认识，ECC内存成功之处并不是因为它速度快(速度方面根本不关它事只与内存类型有关)，而是因为它有特殊的纠错能力，使服务器保持稳定。ECC本身并不是一种内存型号，也不是一种内存专用技术，它是一种广泛应用于各种领域的计算机指令中，是一种指令纠错技术。它的英文全称是“Error Checking and Correcting”，对应的中文名称就叫做“错误检查和纠正”，从这个名称我们就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”，它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误，这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务，确保服务器的正常运行。之所以说它并不是一种内存型号，那是因为并不是一种影响内存结构和存储速度的技术，它可以应用到不同的内存类型之中，就象我们在前面讲到的“奇偶校正”内存，它也不是一种内存，最开始应用这种技术的是EDO内存，现在的SD也有应用，而ECC内存主要是从SD内存开始得到广泛应用，而新的DDR、RDRAM也有相应的应用，目前主流的ECC内存其实是一种SD内存。
& &&&由于服务器内存在各种技术上相对兼容机来说要严格得多，它强调的不公是内存的速度，而是它的内在纠错能力和稳定性。所以在外频上目前来说只能是紧跟兼容机或普通台式内存之后。目前台式机的外频一般来说已到了150MHz以上得时代，但是133外频仍是主流。而服务器由于受到整个配件外频和高稳定性的要求制约，主流外频还100MHz，但133MHz外频已逐步在各档次服务器中推选，在先购服务器时当然最好选择133外频的了!内存、其它配件也一样，要尽量同步进行，否则就会影响个服务器的性能。
& & 由于服务器内存在技术难度和加工工艺上比普通PC机上的内存有较大提高，在服务内存品牌选择上没有象普通PC机内存一样那么杂，但目前服务器内存品牌也有逐步杂化的趋势，目前主要的服务器内存品牌主要有kingston、三星、IBM、NEC等，但主要以前面几种在市面上较为常见，而且质量也能得到较好保障。
& & 服务器内存也与任何其它产品一样，新技术是在不断开发，不断得到应用，然后逐步取代原有的技术，实现它的普及应用。ECC技术在目前来说是服务器内存的主流技术，但新内存技术已在不断涌现，目前主要有IBM和Chipkll技术在被各内存生产厂商采用。在内存类型上主要已有DDR和RDAMB公司的RDRAM来取代目前的SD内存，这种DDR目前也带有ECC技术。但上述主流内存技术也都是在围绕ECC技术这同一方向。同属于ECC技术范畴。
& & 服务器内存的选择不能与普通兼容机一样随便选择，因为服务器一般要求24小时连续不间断工作，而且要求主速度较高，容量较大，目前的一般要求在PC133以上，所以在选择内存时一定要注意选择服务器专用内存，外频要在133MHZ以上，不能随便用一个PC的内存代替。内存的优化主要体现在内存访问缓冲时间的设置，在CMOS中有相应设置，一般应尽量设置为小一点的缓冲时间，这样速度会更快些。另外，服务器内存千万不要用兼容条或是贴了假原装标签的内存。一定要选择一个好的供应商，一个好的内存品牌，如Kingston。
初级工程师
资料里数据有点老，
各个品牌的低端服务器的内存是可以用在pc上用的，
稍高一点的服务器，都用的是带有ecc功能的，不行