Linux常用命令学习笔记：free

一、命令简介

free命令是 Linux 系统中用于查看系统内存使用情况的实用工具，可以显示物理内存（RAM）、交换空间（Swap）以及缓冲区和缓存的使用情况。该命令是系统管理员和开发人员监控系统内存状态、诊断性能问题的基础工具。

二、基本语法

free [选项]

权限要求：所有用户均可使用，无需特殊权限。 默认行为：如果不指定选项，默认以 KB 为单位显示内存信息。

三、常用选项详解

选项	全称	功能说明	示例
`-h`	`--human`	以人类可读的格式显示（自动选择合适单位）	`free -h`
`-b`	`--bytes`	以字节为单位显示	`free -b`
`-k`	`--kilo`	以 KB 为单位显示（默认）	`free -k`
`-m`	`--mega`	以 MB 为单位显示	`free -m`
`-g`	`--giga`	以 GB 为单位显示	`free -g`
`-t`	`--total`	显示内存总和（物理内存+交换空间）	`free -t`
`-s <秒数>`	`--seconds`	按指定间隔持续显示	`free -s 5`
`-c <次数>`	`--count`	指定刷新次数（需与-s配合）	`free -s 2 -c 10`
`-w`	`--wide`	宽格式显示，拆分buffers和cache	`free -w`
`-l`	`--lohi`	显示详细的高低内存统计	`free -l`
`--si`		使用1000的幂次而非1024	`free --si`

四、输出字段解释

4.1 Mem行（物理内存）

字段	说明
total	系统总物理内存大小
used	已使用的内存（包含缓存和缓冲区）
free	完全未使用的内存
shared	被多个进程共享的内存
buff/cache	被缓冲区和缓存占用的内存
available	系统可用内存（核心指标）

4.2 Swap行（交换空间）

字段	说明
total	交换分区总大小
used	已使用的交换空间
free	未使用的交换空间

五、实际应用场景

5.1 查看内存使用概况

# 推荐使用方式：人类可读格式
free -h

输出示例：

total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7.7G        3.0G        1.0G        120M        3.7G        4.3G
Swap:          2.0G          0B        2.0G

5.2 持续监控内存变化

# 每2秒刷新一次，共显示5次
free -h -s 2 -c 5

# 持续监控直到手动停止（Ctrl+C）
free -h -s 3

5.3 显示内存总和

# 显示物理内存和交换空间的总和
free -th

输出示例：

total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7.7G        3.0G        1.0G        120M        3.7G        4.3G
Swap:          2.0G          0B        2.0G
Total:         9.7G        3.0G        6.7G

5.4 宽格式显示

# 拆分显示buffers和cache
free -w

5.5 查看详细内存统计

# 显示高低内存统计信息
free -l

六、关键指标解读

6.1 available 字段的重要性

available 是判断内存是否充足的最重要指标，它表示系统当前可分配给新应用程序的内存大小。计算公式为：

available ≈ free + buffers + cached - 不可回收的部分

当 available 接近 total 时，说明内存充足；当 available 低于 total 的 10% 时，可能表示内存紧张。

6.2 内存使用率计算

# 计算内存使用率
free -m | awk '/Mem:/ {printf "使用率: %.1f%%\n", $3/$2 * 100}'

6.3 Swap 使用警示

如果 Swap 的 used 值持续较高或增长，说明物理内存不足，系统正在使用交换空间，这会导致性能下降。建议检查：

是否有内存泄漏
是否需要增加物理内存
调整 swappiness 参数（默认60，可降低到10-30）

七、最佳实践

7.1 日常监控脚本

#!/bin/bash
# 内存监控脚本

# 获取内存信息
MEM_INFO=$(free -m | awk '/Mem:/ {print $2,$3,$7}')
TOTAL=$(echo $MEM_INFO | awk '{print $1}')
USED=$(echo $MEM_INFO | awk '{print $2}')
AVAILABLE=$(echo $MEM_INFO | awk '{print $3}')
USAGE_PERCENT=$(echo "scale=2; $USED/$TOTAL*100" | bc)

# 判断内存状态
if [ $(echo "$USAGE_PERCENT > 90" | bc) -eq 1 ]; then
    echo "警告：内存使用率超过90%！"
    echo "总内存: ${TOTAL}M, 已用: ${USED}M, 可用: ${AVAILABLE}M, 使用率: ${USAGE_PERCENT}%"
fi

7.2 结合其他命令使用

# 结合top命令查看进程内存占用
top -bn1 | head -10

# 结合vmstat查看虚拟内存状态
vmstat 1 5

# 查看详细内存信息
cat /proc/meminfo

八、常见问题与解决方案

8.1 内存使用率高的处理

问题：used 很高但 available 充足原因：Linux 会利用空闲内存做缓存，这是正常现象，无需担心。 解决方案：关注 available 字段，只要 available 充足，系统运行正常。

8.2 手动释放缓存

# 生产环境慎用！会导致性能短暂下降
sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

8.3 调整Swap使用策略

# 降低Swap使用倾向（0-100，默认60）
echo "vm.swappiness=10" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

九、与相关命令的区别

命令	特点	适用场景
free	查看内存总量和使用情况	快速了解内存概况
top	实时进程级资源监控	查看进程内存占用
vmstat	综合性能监控（内存、CPU、IO）	性能瓶颈分析
htop	增强版top（图形化界面）	交互式进程管理

十、总结

free命令是 Linux 系统内存监控的基础工具，通过掌握其核心选项和输出字段的含义，可以快速诊断内存问题、优化系统性能。关键要点：

优先使用 free -h：人类可读格式更直观
关注 available 字段：这是判断内存是否充足的核心指标
理解缓存机制：Linux 会利用空闲内存做缓存，这是正常优化
监控 Swap 使用：Swap used 持续增长可能表示内存不足
结合其他工具：配合 top、vmstat 等命令进行深度分析

通过合理使用 free 命令，可以有效监控系统内存状态，及时发现并解决内存相关问题，保障系统稳定运行。