[리눅스] free 명령어

리눅스 서버의 메모리를 점검하기 위해서 다른 사람들은 보통 어떤 명령어를 많이 사용하는지 찾아봤다.
(예시에 나오는 수치들은 임의로 넣은 숫자라 합계가 안 맞는다)

free 명령어

man free 명령어로 free명령어를 확인해보면, 다음과 같은 설명이 나온다.

displays the total amount of free and used physical and swap memory in the system, as well as the buffers and caches used by the kernel. The information is gathered by parsing /proc/meminfo

물리 메모리와 스왑 메모리의 free/used 관련된 메모리 양을 보여준다. 또한 커널에 의해서 사용된 buffers와 cache의 양도 보여준다. 해당 정보는 /proc/meminfo 파일에 기록된 데이터를 수집하여 보여준다.

실제로 /proc 경로로 이동해서 meminfo 파일을 열어보면 아래와 같은 데이터들이 나온다.
여담이지만, /proc 경로는 디스크에 실제로 존재하지 않고 커널단에서 만들어낸다고 한다.(참고)
이게 정확히 뭘 의미하는 지는 잘 모르겠다. 여튼 아래 정보는 커널단에서 관리하는 데이터라고 이해하기로 했다.

# /proc/meminfo 파일

MemTotal:        8000000 kB
MemFree:         3000000 kB
MemAvailable:    6000000 kB
Buffers:          160000 kB
Cached:          1900000 kB

추가로 스왑 메모리는, 사실은 하드디스크 용량인데 메모리가 부족할 때 끌어다 쓰는 하드디스크 용량이라고 보면 된다.
하드 디스크의 용량까지 끌어다 쓴다는 건 물리 메모리를 거의 다 쓰고 있다는 뜻이기 때문에,
뭔가 한번은 좀 자세히 들여다 봐야 한다는 뜻이다.
하지만 물리 메모리를 다 쓰고 나서만 swap 메모리를 사용하는 것도 아니라고 한다.

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결과 해석하기

$ free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        8000000     4810000       90000         900     3100000     3180000
Swap:       4000000           0     4000000

$ free -h #human-readable 옵션(-h)을 주면 단위까지 잘 표시해준다
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7.6G        4.5G         90M        900K        3.0G        3.0G
Swap:          4.0G          0B        4.0G

free 명령어의 결과물은 직관적이다.
물리 메모리 사용량과 스왑 메모리 사용량을 확인할 수 있다. Mem은 물리 메모리에 대한 정보를 보여주고,
Swap은 스왑 메모리에 대한 정보를 보여준다.

• total : 총 합계

• used : 현재 사용중인 메모리 크기

  • used = total - free - buff/cache
  • (ex) Mem의 used : 8000000 - 90000 - 3100000

• free : 사용 가능한 잔여 메모리 크기

  • /proc/meminfo의 MemFree/SwapFree 항목

• shared

  • man free에 따르면 tmpfs에서 주로 사용되는 메모리의 크기다 (tmpfs에 대해서는 아래에서 다룬다)

  • /proc/meminfo의 Shmem 항목

  • kernels 2.6.32 이상의 버전부터 측정가능하며, 측정이 불가능한 경우에는 0으로 표기된다

• buff/cache : 커널이 사용하는 캐시영역의 메모리 크기

  • buff : /proc/meminfo의 Buffers 항목
  • cache : page cache + slabs의 크기이며, /proc/meminfo의 Cached와 Slab 항목의 합

• available

  • man free의 내용을 읽어보는 게 좋다

    Estimation of how much memory is available for starting new applications, without swapping. Unlike the data provided by the cache or free fields, this field takes into account page cache and also that not all
    reclaimable memory slabs will be reclaimed due to items being in use (MemAvailable in /proc/meminfo, available on kernels 3.14, emulated on kernels 2.6.27+, otherwise the same as free)

  • 이 내용을 명확히 이해하기 위해서는 우선 page cache와 slab에 대해서 알아야 할 것 같다.

  • 하지만 대략적으로만 이해하자면 말 그대로 사용가능한 메모리의 용량으로 보면 될 것 같다.
    free와 어떤 차이점이 있을까 했는데, free는 현재 진짜 놀고 있는(아무것도 하지 않는) 메모리의 용량이고,available은 현재 무언가를 하고 있기는 하지만 새로운 어플리케이션이 돌아가기 시작할 때 그 어플리케이션을 위해 차출될 수 있는 메모리라고 한다. 그리고 그 차출될 수 있는 메모리는 대개 buffer/cache에 해당되었던 메모리다. (하지만 buffer/cache의 모든 메모리들이 available한 메모리로 카운트되지는 않는다)

  • 추가로, free의 용량이 너무 없어도 문제겠지만 너무 커도 문제다. 그만큼 메모리가 놀고 있다는 뜻이기 때문에 서버의 메모리를 비효율적으로 사용하고 있다고 보면 된다.

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tmpfs란?

tmpfs는 Temporary File System의 약자다. 이름 그대로 임시 파일시스템이며, 그말인즉슨 디스크를 바탕으로 하는 일반적인 파일 시스템이 아니라, 메모리에 올라가있는 파일시스템이라는 뜻이다. 메모리에 올라가 있기 때문에 서버를 내리면 tmpfs에 저장되어 있던 내용들은 모두 휘발된다.

tmpfs에 생성되는 파일들은 일단 대부분은 리눅스에서 디폴트로 설정해놓은 몇몇 경로들에 생긴 파일들이다. /run 등의 경로에 생긴 파일들은 tmpfs에 저장된다.왜 굳이 날라갈 여지가 있는 곳에 파일을 만드는 걸까 싶은데, 아마 접근 속도가 빠르다는 장점이 가장 큰 이유일 듯 하다.

다른 글들을 읽어보면 free 명령어의 shared에는 주로 프로세스들 사이에서 공유되는 메모리의 크기가 나타난다고 했다.
(근데 사실 공유되는 메모리라는 게 정확히 무슨 의미인지 잘 모르겠다.)
여튼 조금 더 정확히 이야기해서 shared는 tmpfs에 의해 사용되는 메모리의 크기라고 기억하는 게 좋아 보인다.

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참고

• 2.free 명령어.. 알고 쓰시나요?