在Linux系統上查看內存使用狀況最常用的命令是」free」，其中buffers和cache通常被認為是可以回收的：
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$ free total used free shared buffers cached Mem: 32764716 1067548 31697168 158332 12 593096 -/+ buffers/cache: 474440 32290276 Swap: 2103292 0 2103292 |
當內存緊張的時候，有一個常用的手段就是使用下面的命令來手工回收cache：
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$ echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches |
註：drop_caches接受以下三種值：
- To free pagecache:
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches - To free reclaimable slab objects (includes dentries and inodes):
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches - To free Slab objects and pagecache:
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
當我們考慮有多少cache可供回收的時候，首先要知道的是：不同版本的」free」命令計算cache值的算法不同，據不完全統計舉例如下：
- 版本：procps-3.2.8-36
cache值等於/proc/meminfo中的」Cached」； - 版本：procps-3.3.9-10.1
cache值等於/proc/meminfo的 [Cached + SReclaimable]； - 版本：procps-ng-3.3.10-3
cache值等於/proc/meminfo的 [Cached + Slab]。
註：
/proc/meminfo中的」Cached」表示page cache所占用的內存大小；
「Slab」表示內核Slab所占用的內存大小，slab有的可回收有的不可回收，其中可回收的通過」SReclaimable」表示，不可回收的通過」SUnreclaim」表示。
所以，對上述第2、3版本的」free」命令，」echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches」對其中的SReclaimable或Slab部分是不起作用的。
即便僅考慮page cache (對應於 /proc/meminfo 的」Cached」)，也並不是所有的頁面都可以回收的：
首先，drop_caches只回收clean pages，不回收dirty pages，參見https://www.kernel.org/doc/Documentation/sysctl/vm.txt
所以如果想回收更多的cache，應該在drop_caches之前先執行」sync」命令，把dirty pages變成clean pages。
其次，即使提前執行了sync命令，drop_cache操作也不可能把cache值降到0，甚至有時候cache值幾乎沒有下降，這是為什麼呢？因為page cache中包含的tmpfs和共享內存是不能通過drop_caches回收的。
Page cache用於緩存文件里的數據，不僅包括普通的磁碟文件，還包括了tmpfs文件，tmpfs文件系統是將一部分內存空間模擬成文件系統，由於背後並沒有對應著磁碟，無法進行paging(換頁)，只能進行swapping(交換)，在執行drop_cache操作的時候tmpfs對應的page cache並不會回收。
我們通過實驗來觀察tmpfs文件對free命令的影響：
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掛載一個3G大小的tmpfs： $ mount -t tmpfs -o size=3G none /mytmpfs/ 此時free命令看到的內存使用狀況： $ free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 2343336 63599400 9492 8952 92848 -/+ buffers/cache: 2241536 63701200 Swap: 33038332 0 33038332 在tmpfs上新建一個2G大小的文件，free命令看到"cached"增加了2GB，注意"shared"也增加了2GB： $ dd if=/dev/zero of=/mytmpfs/testfile bs=1G count=2 2+0 records in 2+0 records out 2147483648 bytes (2.1 GB) copied, 2.42736 s, 885 MB/s $ free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 4423404 61519332 2106644 9088 2190064 -/+ buffers/cache: 2224252 63718484 Swap: 33038332 0 33038332 執行drop_caches，再觀察free命令的"cached"值，發現剛才增加的2GB並未被回收： $ sync $ sudo sh -c 'echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches' $ free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 4430388 61512348 2106644 5284 2183096 -/+ buffers/cache: 2242008 63700728 Swap: 33038332 0 33038332 最後刪除tmpfs上的文件，free命令看到"Cached"和"Shared"同時減少2GB： $ rm /mytmpfs/testfile $ free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 2324096 63618640 9784 6228 87412 -/+ buffers/cache: 2230456 63712280 Swap: 33038332 0 33038332 |
結論：
tmpfs占用的page cache是不能通過drop_caches操作回收的，tmpfs占用的page cache同時也算進了」shared」中，也就是說，被視為共享內存。
Linux kernel利用tmpfs實現共享內存（shared memory），參見：
https://www.kernel.org/doc/Documentation/filesystems/tmpfs.txt
所以共享內存也和tmpfs一樣，屬於page cache，但又不能被drop_caches回收。這裡所說的共享內存包括：
- SysV shared memory
是通過shmget申請的共享內存，用」ipcs -m」或」cat /proc/sysvipc/shm」查看； - POSIX shared memory
是通過shm_open申請的共享內存，用」ls /dev/shm」查看； - tmpfs文件系統和devtmpfs文件系統
所有tmpfs文件系統占用的空間都計入共享內存，devtmpfs是/dev文件系統的類型，/dev/下所有的文件占用的空間也屬於共享內存。可以用ls和du命令查看。如果文件沒有關閉的情況下被刪除，空間仍然不會釋放，可以用 「lsof -a +L1 /<mount_point>」 命令查看。 - shared anonymous mmap
通過mmap(…MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED…)申請的內存，可以用」pmap -x」或者」cat /proc/<PID>/maps」查看；
註：mmap調用參數如果不是MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED，則不屬於tmpfs，比如MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE根本不屬於page cache而是屬於AnonPages，MAP_SHARED屬於普通文件，對應的page cache可以回寫硬碟並回收。
我們通過一個實驗來觀察共享內存對free命令的影響。以下程序通過shared anonymous mmap方式申請256MB大小的內存：
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#include <sys/mman.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define MAP_SIZE 268435456 int main() { char *addr; ssize_t s; addr = mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED, -1, 0); if (addr == MAP_FAILED) { fprintf(stderr, "mmap failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } memset(addr, 9, MAP_SIZE); printf("mmap done, memset done, check free output. Press any key to exit...\n"); getchar(); exit(EXIT_SUCCESS); } |
實驗過程如下：
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先回收cache，設置初始狀態： $ sync; sudo sh -c 'echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches'; free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 2401684 63541052 9576 3648 54820 -/+ buffers/cache: 2343216 63599520 Swap: 33038332 0 33038332 然後執行我們的測試程序，申請256MB共享內存： $ ./mmap_test mmap done, memset done, check free output. Press any key to exit... 在另一個窗口裡觀察，看到cache值增加了256MB，注意"shared"也同時增加了256MB： $ free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 2652796 63289940 271720 6380 321760 -/+ buffers/cache: 2324656 63618080 Swap: 33038332 0 33038332 執行drop_caches，發現剛才新增的256MBcache值並未被回收： $ sync; sudo sh -c 'echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches'; free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 2666452 63276284 271720 3628 316532 -/+ buffers/cache: 2346292 63596444 Swap: 33038332 0 33038332 退出mmap_test程序，再看cache值就減少了256MB，注意"shared"也同時減少256MB： $ free total used free shared buffers cached Mem: 65942736 2400268 63542468 9576 4796 59148 -/+ buffers/cache: 2336324 63606412 Swap: 33038332 0 33038332 |
結論：cache值包含了共享內存的大小，然而drop_caches是不能回收它的。
註：上例是shared anonymous mmap，如果是SysV shared memory或POSIX shared memory，結果是一樣的。
總結：為什麼drop_caches操作不能回收所有的page cache？因為
- dirty pages不能回收；
- 共享內存和tmpfs不能回收(注意觀察free命令顯示的shared值)；
- 不同版本的free命令有不同的計算cache值的方法，有的包含了slab或SReclaimable，」echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches」是不能回收slab的，」echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches」也只是回收slab中的SReclaimable部分。