Linux 메모리 메커니즘과 스왑, 버퍼 및 캐시의 수동 릴리스

이 글에서는 리눅스 메모리 메커니즘, 가상 메모리 스왑, 버퍼/캐시 해제 등의 원리와 실제 동작을 소개합니다.

1. 리눅스의 메모리 메커니즘은 무엇인가요?

2. 리눅스는 언제부터 가상 메모리(스왑)를 사용하기 시작했나요?

3. 메모리를 해제하는 방법은 무엇인가요? 4. 스왑을 어떻게 해제하나요?

1. 리눅스의 메모리 메커니즘은 무엇인가요?

우리는 물리적 메모리에서 직접 데이터를 읽고 쓰는 것이 하드 디스크에서 데이터를 읽고 쓰는 것보다 훨씬 빠르다는 것을 알고 있습니다. 따라서 모든 데이터 읽기 및 쓰기는 메모리에서 완료되기를 바랍니다. 물리적 메모리와 가상 메모리의 개념을 소개합니다.

물리적 메모리는 시스템 하드웨어에서 제공하는 메모리 크기입니다. 실제 메모리와 비교하여 Linux에서는 가상 메모리라는 개념이 있습니다. 디스크 공간으로 가상화된 논리적 메모리의 일부를 가상 메모리로 사용하는 디스크 공간을 스왑 공간이라고 합니다.

물리적 메모리의 확장으로, Linux는 물리적 메모리가 부족할 때 스왑 파티션의 가상 메모리를 사용합니다. 보다 구체적으로 커널은 임시로 사용되지 않은 메모리 블록 정보를 이러한 방식으로 물리적 메모리에 기록합니다. 메모리가 해제되면 이 메모리를 다른 목적으로 사용할 수 있습니다. 원본 내용이 필요할 때 스왑 공간에서 물리적 메모리로 정보를 다시 읽어옵니다.

Linux의 메모리 관리는 물리적 메모리를 완전히 활용할 수 있도록 페이징 액세스 메커니즘을 채택합니다. 커널은 물리적 메모리에서 자주 사용되지 않는 데이터 블록을 적절한 시간에 자동으로 가상 메모리로 교체합니다. 적절한 시점에 자동으로 가상 메모리로 스왑되어 사용된 정보는 물리적 메모리에 보관됩니다.

Linux 메모리 작동 메커니즘을 깊이 이해하려면 다음 측면을 알아야 합니다.

Linux 시스템은 아무것도 없는 경우에도 여유 물리적 메모리를 최대한 많이 유지하기 위해 때때로 페이지 스왑 작업을 수행합니다. 메모리가 필요한 Linux에서는 일시적으로 사용되지 않는 메모리 페이지도 교체됩니다. 이는 교환을 기다리는 데 필요한 시간을 방지합니다.

Linux의 페이지 교환은 조건부입니다. 사용하지 않을 때 모든 페이지가 가상 메모리로 교환되는 것은 아닙니다. Linux 커널은 "가장 최근에 사용된" 알고리즘을 기반으로 자주 사용되지 않는 일부 페이지 파일만 가상 메모리로 교환합니다. 이 현상: Linux에는 여전히 많은 물리적 메모리가 있지만 스왑 공간도 많이 사용됩니다. 예를 들어 메모리를 많이 차지하는 프로세스가 실행 시 메모리 리소스를 많이 소모해야 하는 경우 흔하지 않은 일부 페이지 파일이 가상 메모리로 스왑되지만 나중에 이 프로세스가 많이 차지하는 경우도 있습니다. 프로세스가 종료되고 많은 메모리가 해제되면 방금 교체된 페이지 파일은 필요한 경우를 제외하고는 자동으로 실제 메모리로 교체되지 않습니다. 이 순간에도 스왑 공간을 사용하고 있는 중입니다. 방금 언급한 현상이 발생했습니다. 무슨 일이 일어나고 있는지 알고 있는 한 이 시점에서는 걱정할 것이 없습니다.

사용 시 스왑 공간에 있는 페이지가 먼저 실제 메모리로 스왑됩니다. 이때 해당 페이지를 수용할 수 있는 실제 메모리가 충분하지 않으면 결과적으로 공간이 충분하지 않을 수 있습니다. 이러한 교환 페이지는 결국 Linux에서 잘못된 충돌 및 서비스 이상 등의 문제를 일으키게 됩니다. Linux는 일정 시간 내에 자체적으로 복구할 수 있지만 복구된 시스템은 기본적으로 사용할 수 없습니다.

따라서 Linux 메모리 사용을 올바르게 계획하고 설계하는 것이 매우 중요합니다.

Linux 운영 체제에서는 애플리케이션이 파일의 데이터를 읽어야 할 때 먼저 일부 메모리를 할당하고 해당 파일에서 데이터를 읽습니다. 데이터를 파일에 기록해야 할 때 운영 체제는 먼저 사용자 데이터를 수신하기 위해 메모리를 할당한 다음 메모리의 데이터를 디스크에 기록합니다. 그러나 디스크에서 메모리로 읽거나 메모리에서 디스크로 써야 하는 데이터의 양이 많으면 시스템의 읽기 및 쓰기 성능이 매우 저하됩니다. 디스크에 데이터를 쓰거나 디스크에 데이터를 쓰는 것은 시간과 리소스를 소모하는 프로세스입니다. 이 경우 Linux에서는 버퍼와 캐시 메커니즘을 도입했습니다.

버퍼와 캐시는 모두 시스템에서 열린 파일과 파일 속성 정보를 저장하는 데 사용되는 메모리 작업입니다. 이러한 방식으로 운영 체제는 특정 파일을 읽어야 할 때 먼저 버퍼와 캐시된 메모리 영역을 검색합니다. 필요한 데이터가 없으면 직접 읽습니다. 이는 운영 체제의 캐싱 메커니즘으로, 운영 체제의 성능이 크게 향상됩니다. 그러나 버퍼와 캐시된 버퍼의 내용은 다릅니다.

버퍼는 블록 장치를 버퍼링하는 데 사용되며 파일 시스템의 메타데이터와 이동 중인 페이지를 추적하는 데만 사용되며 캐시는 파일을 버퍼링하는 데 사용됩니다. 더 간단히 말하면, 버퍼는 주로 디렉토리의 내용, 파일 속성 및 권한 등을 저장하는 데 사용됩니다. 캐시된 파일은 우리가 연 파일과 프로그램을 기억하는 데 직접 사용됩니다.

우리의 결론이 맞는지 검증하기 위해 vi를 통해 매우 큰 파일을 열어 캐시의 변경 사항을 확인한 다음 파일을 다시 vi를 통해 두 번 여는 속도의 유사점과 차이점을 느낄 수 있으며, 두 번째로 열렸을 때 처음보다 훨씬 빨라졌죠? 그런 다음

find / -name .conf 명령을 실행하여 버퍼 값이 변경되는지 확인한 다음 find 명령을 반복적으로 실행하여 두 시간 사이의 표시 속도 차이를 확인합니다.

2. 리눅스는 언제부터 가상 메모리(스왑)를 사용하기 시작했나요?

[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness 60

위 60은 물리 메모리의 40%가 사용되었을 때 스왑이 사용된다는 의미입니다. (네트워크 정보 참고: 남은 물리 메모리가 40% 미만일 때(40=100-60), 스왑 공간을 사용함) swappiness=0이면 물리 메모리를 최대로 사용한다는 의미이고, swappiness=100이면 스왑 파티션을 적극적으로 사용한다는 의미이며, 메모리는 적시에 스왑 공간으로 이동됩니다.

값이 클수록 스왑을 사용할 가능성이 높아집니다. 0으로 설정할 수 있는데, 이는 스왑 사용을 금지하지 않고 스왑 사용 가능성만 최소화합니다.

通常情况下：swap分区设置建议是内存的两倍 （内存小于等于4G时），如果内存大于4G，swap只要比内存大就行。另外尽量的将swappiness调低，这样系统的性能会更好。

B.修改swappiness参数

临时性修改： [root@wenwen ~]# sysctl vm.swappiness=10 vm.swappiness = 10 [root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness 10

永久性修改：

[root@wenwen ~]# vim /etc/sysctl.conf 加入参数： vm.swappiness = 35 然后在直接： [root@wenwen ~]# sysctl -p /etc/sysctl.conf 查看是否生效： cat /proc/sys/vm/swappiness 35

立即生效，重启也可以生效。

三、怎么释放内存？

一般系统是不会自动释放内存的关键的配置文件/proc/sys/vm/drop_caches。这个文件中记录了缓存释放的参数，默认值为0，也就是不释放缓存。他的值可以为0~3之间的任意数字，代表着不同的含义：

0 – 不释放1 – 释放页缓存2 – 释放dentries和inodes3 – 释放所有缓存

实操：

很明显多出来很多空闲的内存了吧

4. 스왑을 해제하는 방법은 무엇입니까?

전제 조건: 우선 남은 메모리가 스왑 사용량보다 크거나 같은지 확인하세요. 그렇지 않으면 충돌이 발생합니다! 메모리 메커니즘에 따라 스왑 파티션이 해제되면 스왑 파티션에 저장된 모든 파일이 실제 메모리로 전송됩니다. 스왑 해제는 일반적으로 스왑 파티션을 다시 마운트하여 수행됩니다.

a. 현재 스왑 파티션이 어디에 마운트되어 있는지 확인하세요. b. 이 파티션을 종료합니다. d. 스왑 파티션이 종료되었는지 확인합니다. e. 스왑을 /dev/sda5에 마운트합니다.