Linux 記憶體管理精要：徹底搞懂 free、/proc/meminfo 與緩存機制

為什麼 free 顯示的 free 記憶體總是很少？

初次使用 free 的運維常會驚訝：「我的記憶體快用光了！」實則不然。Linux 採用「記憶體不用白不用」的積極緩存策略：將閒置記憶體主動用作 Buffer（塊設備緩存） 與 Cache（頁面緩存/目錄項緩存），以加速檔案讀寫。這部分記憶體在應用程式需要時可毫秒級回收，實質上屬於「可用記憶體」。

核心指標解讀：free 輸出三行的真實含義

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:         3266180     3250004       16176           0      2778884      2795064
Swap:        2048276       80160     1968116

公式驗證：
available (2795064) = free (16176) + buffers (110652) + cached (2668236)
used (471116) = total (3266180) - available (2795064)

進階監控：/proc/meminfo 關鍵欄位詳解

何時會觸發 Swap？

當 可用記憶體（available）低於水位線 時，核心喚醒 kswapd 執行頁面回收：

1. 優先回收 Clean Page（乾淨頁）：直接丟棄 Cache/Buffer，無需寫磁碟。
2. 次之回收 Dirty Page（髒頁）：觸發寫回磁碟（writeback），延遲較大。
3. 最後回收 Anonymous Page（匿名頁）：寫入 Swap 分區，代價最高。

水位線可透過 /proc/sys/vm/min_free_kbytes（預設約總記憶體 1~3%）間接調整，或直接修改 vm.swappiness（0~100，預設 60）控制 Swap 激進程度。

進程級記憶體分析：/proc/PID/ 實戰

• /proc/PID/status：人類可讀摘要，含 VmRSS（常駐集大小）、VmSize（虛擬地址空間）、VmSwap（換出大小）。
• /proc/PID/smaps：每個 VMA 區域的詳細 RSS/PSS/Dirty/Referenced/AnonHugePages 統計，定位記憶體洩漏、透明大頁效果的利器。
• /proc/PID/smaps_rollup（Kernel 4.1+）：smaps 聚合版，快速獲取進程級 PSS/RSS/Swap。