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Linux内存计算和测量：什么加什么等于什么？

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Linux内存计算和测量：什么加什么等于什么？

我读过一些关于Linux内存管理的文章，了解（也许不精通）空闲内存、可用内存、交换区等概念。但是当我用以下命令检查时：

cat /proc/meminfo; free -w; vmstat -s

我只是无法精确计算数字来证明我的理解。

例如，“cat /proc/meminfo”显示：

MemTotal:        8169968 kB
MemFree:          984124 kB
MemAvailable:    4231224 kB
Buffers:          171420 kB
Cached:          3272688 kB
SwapCached:        65604 kB
Active:          3415076 kB
Inactive:        3388312 kB
Active(anon):    2636088 kB
Inactive(anon):   789932 kB
Active(file):     778988 kB
Inactive(file):  2598380 kB
Unevictable:          64 kB
...

“free -w”显示：

              total        used        free      shared     buffers       cache   available
Mem:        8169968     3566616      983864       66952      171420     3448068     4230964
Swap:       3903484      500620     3402864

“vmstat -s”显示

  8169968 K total memory
  3566616 K used memory
  3415476 K active memory
  3388312 K inactive memory
   983864 K free memory
   171420 K buffer memory
  3448068 K swap cache
  3903484 K total swap
   500620 K used swap
  3402864 K free swap
  9335996 non-nice user cpu ticks
...

这是我的问题：

1. 为什么不是“已用+可用=总计”？

有些文章说“空闲”内存不被任何东西使用，而“可用”内存可能被某些缓冲区使用，但可以随时分配给程序。按照我的理解，这意味着：

总计=可用+已用

但当我计算时：

4231224 ("MemAvailable" in /proc/meminfo) + 3566616 ("used memory" in vmstat) = 7797840

与“总计”(8169968 K) 的差距：小于 372128 K（或 363 M）

4230964 ("available" in free) + 3566616 ("used" in free) = 7797580

与“总计”(8169968 K) 的差距：小于 372388 K（或 363 M）

那么为什么差距这么大呢？

2、为什么不是“空闲+缓冲区+缓存=可用”？

根据一些文章，Linux可能会使用一些内存用于缓冲区和缓存，因此这部分内存不是“空闲”的（没有被任何东西使用，因此可以立即分配给程序）但仍然是“可用的”（尽管被用于缓冲区或高速缓存，但可以随时释放并分配给程序）。但当我计算时：

/proc/内存信息：

984124 (MemFree) + 171420 (Buffers) + 3272688 (Cached) = 4428232

与“MemAvailable”(4231224) 的差距：197008 K（或 192 M）以上

自由的：

983864 (free) + 171420 (buffers) + 3448068 (cache) = 4603352

与“可用”(4230964) 的差距：372388 K（或 363 M）更多

为什么差距这么大？

此外，数字“372388 K”同时出现在本题和上一题中。也就是说，在“free”命令中：

total = available + used + 372388
total = free + buffers + cache - 372388

那么它是什么（“372388 K”内存）？

3. 为什么不是“活跃+不活跃+空闲=总计”？

有些文章说“活动”是最近访问过的内存，而“非活动”则不是。据我的理解：

活动（应用程序）+非活动（应用程序）=应用程序使用的内存活动（缓冲区）+非活动（缓冲区）=缓冲区使用的内存...

因此，“活动 + 非活动 = 已使用的总内存”和“已使用的总内存 + 空闲 = 总内存”。但当我计算时：

/proc/内存信息：

3415076 (Active) + 3388312 (Inactive) + 984124 (MemFree) = 7787512

与总计 (8169968 K) 的差距：小于 382456 K（或 373 M）

虚拟机统计：

3415476 (active) + 3388312 (inactive) + 983864 (free) = 7787652

与总数 (8169968 K) 的差距：小于 382316 K（或 373 M）

我的理解正确吗？还有其他类似的方程吗？

我问这个问题的原因不是为了编写一个计算内存的应用程序，而是为了验证我的理解并找出我错过的内容。

例如，如果我被告知我的工资是每月 1000 美元，但我的银行账户上只有 800 美元。有文章说原因是税收。我算了12%的税，还差80块钱，于是我又问了一遍，才知道了社保的概念。

这些Linux内存统计的输出是这样的情况：除了可以精确计算“空闲交换+已用交换=总交换”之外，我无法从输出中得到任何方程。这让我对自己对Linux内存管理的理解不自信。我想我错过了一些东西，尤其是当差距高达 373 MB 时。

答案1

  1. 为什么不是“已用+可用=总计”？

因为可用内存是已用内存和可用内存的子集：它是在不强制系统交换的情况下可以使用的内存量，IE可用内存加上当前用于缓存的内存，可以立即驱逐。看如何跨发行版获取可移植的可用内存量？有关计算的详细信息。

  1. 为什么不是“空闲+缓冲区+缓存=可用”？

因为一些用于缓冲区和缓存的内存不可用：它不能立即被驱逐，或者使用它会将系统推到水位线之上。

  1. 为什么不是“活跃+不活跃+空闲=总计”？

因为活动和非活动值反映了相应的 LRU，并且某些页面不会在那里被跟踪 — 例如页表 ( PageTables) — 或者是不可清除的 ( Unevictable)。

还有其他类似的方程吗？

在free的输出中，“已使用”被计算为“总 - 空闲 - 缓存 - 缓冲区”，除非结果为负数（这可能发生例如在 LXC 中）在这种情况下它是“完全免费”的。因此，在所有情况下，“总计”要么是“已用+空闲+缓存+缓冲区”，要么是“已用+空闲”。

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