Linux MemFree与MemAvailable的区别

sweli

　　最近在做Prometheus的监控，结合Grafana做前端展示，其中涉及到内存的时候，有不少人对Memory Free和Memory Avaliable这两个参数比较疑惑，这里我结合linux下常用的查看内存使用情况的free命令，做下解答整理。
　　Linux查看内存使用情况，可以查看/proc/meminfo和使用free命令。
root@prometheus-01:~# cat /proc/meminfo && free
MemTotal:       16433020 kB
MemFree:        14714596 kB
MemAvailable:   15812952 kB
Buffers:          197912 kB
Cached:          1020632 kB
SwapCached:            0 kB
Active:          1168468 kB
Inactive:         328608 kB
Active(anon):     278888 kB
Inactive(anon):      376 kB
Active(file):     889580 kB
Inactive(file):   328232 kB
Unevictable:           0 kB
Mlocked:               0 kB
SwapTotal:       8388604 kB
SwapFree:        8388604 kB
Dirty:                36 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:        278524 kB
Mapped:            63220 kB
Shmem:               740 kB
Slab:             124140 kB
SReclaimable:      98956 kB
SUnreclaim:        25184 kB
KernelStack:        3232 kB
PageTables:         3012 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:    16605112 kB
Committed_AS:     408132 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:      173540 kB
VmallocChunk:   34359557144 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:    231424 kB
CmaTotal:              0 kB
CmaFree:               0 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
DirectMap4k:      106432 kB
DirectMap2M:     4087808 kB
DirectMap1G:    14680064 kB
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:      16433020    1718720   14714300        740     197912    1020632
-/+ buffers/cache:     500176   15932844
Swap:      8388604          0    8388604　　从结果来看，/proc/meminfo里的MemTotal、MemFree、Buffers、Cached是能够分别和free输出结果的“Mem”行一一对应的。
　　名词解释
　　这里先解释下几个关键词：
　　1、MemTotal：内存总数
　　系统从加电开始到引导完成，BIOS等要保留一些内存，内核要保留一些内存，最后剩下可供系统支配的内存就是MemTotal。这个值在系统运行期间一般是固定不变的。
　　2、MemFree：空闲内存数
　　表示系统尚未使用的内存。MemUsed=MemTotal-MemFree就是已被用掉的内存。
　　3、MemAvailable：可用内存数
　　应用程序可用内存数。系统中有些内存虽然已被使用但是可以回收的，比如cache/buffer、slab都有一部分可以回收，所以MemFree不能代表全部可用的内存，这部分可回收的内存加上MemFree才是系统可用的内存，即：MemAvailable≈MemFree+Buffers+Cached，它是内核使用特定的算法计算出来的，是一个估计值。它与MemFree的关键区别点在于，MemFree是说的系统层面，MemAvailable是说的应用程序层面。
　　4、Buffer：缓冲区内存数
　　5、Cache：缓存区内存数
6、Shared：多个进程共享的内存空间,不常用，暂不讨论。　　Buffer与Cache的区别:
　　这里说下buffer与cache的区别,首先，从字面意义上讲,buffer是缓冲的意思，cache是缓存的意思。举个现实中的例子，比说铁道头上像弹簧一样的东西，就叫缓冲；部署在森林里的存应急物资的保管箱，名叫“Food Cache”,类似一种保存箱。  其次，常见的说法，叫write-buffer和read-cache，buffer一般用作写操作上，cache一般用在读操作上，不过也不是一成不变的；  举例说明，每秒要写100次硬盘，对系统冲击很大，浪费了大量时间在忙着处理开始写和结束写这两件事嘛。用buffer暂存起来，变成每10秒写一次硬盘，对系统的冲击就很小，写入效率高了；Cache 是为了弥补高速设备和低速设备的鸿沟而引入的中间层，最终起到加快取速度的作用。比如你一个很复杂的计算做完了，下次还要用结果，就把结果放手边一个好拿的地方存着，下次不用再算了，加快了数据取用的速度。（可以参考知乎上的回答：https://www.zhihu.com/question/26190832）
　　计算公式：
　　参照free的输出结果，这里有几个计算公式：
root@prometheus-02:~# free
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:      16433020    1827360   14605660        740     203540    1051400
-/+ buffers/cache:     572420   15860600
Swap:      8388604          0    8388604　　为了直观说明，把第2行，Mem的行我这里称作OS Mem,第三行 buffers/cache行，称作APP buffer/cache：
　　OS Mem total = OS Mem used + OS Mem free
　　APP buffers/cache used = OS Mem used - OS Mem buffers - OS Mem cached
　　APP buffers/cache free = OS Mem free + OS Mem buffers + OS Mem cached
　　APP buffers/cache total = APP buffers/cache used + APP buffers/cache free = OS Mem total