Linux 的記憶體快取（Cache Memory）功能：Linux 系統把記憶體用光了？

這裡 Linux 記憶體中的記憶體快取（Cache Memory）是什麼，並討論相關的一些指令用法。

在 Linux 中系統會將暫時沒有用到的記憶體借來當作磁碟的快取（cache），而在用 top 指令看系統的 free 的記憶體時，感覺記憶體好像所剩無幾，有些人就會以為 Linux 系統把記憶體吃光光了，然後就推測這樣系統會用到 swap 記憶體，效能也會跟著下降，但其實不是這樣的，而且真正的情況剛好相反。

實際上 Linux 系統拿沒有用到的記憶體當作硬碟的快取，可以會讓整個系統的效能提昇很多，而且沒有任何副作用（除了讓一些不了解的人很緊張之外），它只是「暫時」把沒有用到的記憶體借來用一下而已，當有程式需要記憶體時，系統就會馬上把記憶體拿回來給需要記憶體的程式使用，完全沒有霸佔記憶體的問題。

有些人也會擔心這樣的機制會不會讓系統使用到 swap 記憶體？事實上這也不用擔心，快取只會用到暫時沒有使用 RAM，並不會使用到 swap 來作為快取（使用 swap 也沒什麼意義，因為 swap 就是在磁碟上，不會比較快）。

至於有時候整個系統中沒有在執行什麼程式，而用 top 與 free 指令查看記憶體使用狀況時，會顯示很大一部分的記憶體是 used 的狀態，不懂的人就會感覺很奇怪，這其實是對於他的意義有些誤解，我們用下面這個表來解釋：

記憶體狀態	你的認知	Linux 系統的認知
正在被應用程式使用	Used	Used
可以被應用程式使用，但被暫時借去做別的用途	Free	Used
沒有被使用	Free	Free

會出問題就在於記憶體暫時借去做別的用途時（像硬碟快取），Linux 系統會顯示 used，但是大部分人應該會認為這部份的記憶體應該顯示為 free，就是因為這個落差，導致很多人誤以為系統的記憶體被吃光，換句話說，那些被標示為 used 的記憶體其實包含被拿去作為快取的部份，而這些部份其實在程式需要時是可以馬上拿回來的，所以可以被一般應用程式使用的記憶體會比你想像的要多一些。

既然看一般的 top 輸出的 free 記憶體不太準，那到底要如何知道我們實際上真正可以用的記憶體有多少呢？其實可以使用 free 指令來看，只是在看他的輸出的時候，要知道看哪一個欄位：

free -m

輸出為：

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3953       3154        799          0        135        990
-/+ buffers/cache:       2029       1924
Swap:         3813          0       3813
若要看實際上應用程式可用的記憶體就看 -/+ buffers/cache 這一行的 free 這一欄有多少就是了，我們這裡使用 -m 參數，所以這裡的單位都是 MB，以這個例子來說就是還有 1924 MB 可以使用，而如果你只是單純看上面的 Mem 那一行，你可能會以為系統只剩下 799 MB 的記憶體了。

除了使用 free 指令之外，也可以使用比較直覺的 htop 工具，它類似 top 指令，但是有更人性化的輸出，下面這個是他的使用畫面：

其中 Mem 的部份就會顯示目前的記憶體使用狀況，而它會以不同顏色表示不同的記憶體的使用狀況，像快取的話就會使用黃色表示，這樣可以讓管理者更容易看出整體記憶體的狀況。

網路上有很多清除快取記憶體的教學，這些動作其實對於整個系統效能是沒有幫助的，甚至你把硬碟快取強制清除之後，因為沒有快取的輔助，導致有些資料還要重新從硬碟讀取，反而讓整體效能更差也不一定，而且重點是不管你有沒有去手動釋放快取記憶體，只要你的程式需要記憶體時，都可以馬上使用這些記憶體空間，所以跟本不需要多花這些力氣。

以下是手動清除快取記憶體的方式，這裡只是純粹的討論技術，這個部份通常一般人是沒有什麼機會需要用到的，除非你有一些很特殊的需求，而且在做這些動作之前，你應該要很清楚自己在做什麼與需要什麼。

要釋放 Linux 的記憶體快取，可以透過更改 /proc/sys/vm/drop_caches 這個檔案的內容來達到，當這個檔案內容被設為 1 時，是表示要求 Linux 釋放沒在使用的一般性快取（pagecache），而設為 2 時，則代表要求釋放 dentry 與 inode 所使用到的快取，若設為 3 則是釋放所有的快取（也就是包含 1 與 2 的狀況）。

在設定時，也可以加上 sync 指令，讓一些沒有寫入硬碟的資料先寫入之後，才將快取釋放，另外這個指令會需要 root 權限，所以整個完整的指令就會像這樣：

sudo sh -c "sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches"

如果不想使用 echo，也可以用 sysctl 指令的方式：

sudo sysctl vm.drop_caches=3

最後再強調一次，這個釋放快取的動作在大部分的狀況是沒有什麼好處的，所以如果你要使用，請先搞清楚這是在做什麼。