作为 Linux 系统运维或开发人员，你是否遇到过 “系统变慢了，是内存不够吗？”“程序突然崩溃，怎么快速判断内存是否耗尽？” 这类问题？此时，free命令就是你手边最直接的 “内存听诊器”—— 它能瞬间帮你摸清系统内存的 “家底”，但多数人只用过free -h就以为掌握了全部。今天，我们从适用场景到脚本开发，全方位拆解free命令，让你从 “会用” 变成 “用透”。

一、free 命令：解决哪些实际问题？（适用场景）

在 Linux 系统中，内存是 “兵家必争之地”—— 应用程序运行、系统缓存、进程调度都依赖内存。free命令的核心作用是查看系统物理内存（RAM）和交换分区（Swap）的使用与空闲状态，其适用场景覆盖日常运维到应急排查：

1. 系统健康日常巡检：每天上班第一件事，用free -h快速确认内存是否充足，避免因内存不足导致系统卡顿。
2. 应用性能瓶颈排查：当 Web 服务（如 Nginx、Tomcat）响应变慢时，先查内存是否被占满（而非直接怀疑 CPU）—— 内存不足会导致大量 Swap 交换，拖慢整个系统。
3. 程序异常定位：若程序突然退出且无明确日志，可先用free检查是否因内存耗尽被内核 “杀死”（OOM Killer）。
4. 自动化监控基础：在 shell 脚本中调用free，提取内存数据并设置阈值告警（如内存可用量低于 1GB 时发提醒），实现无人值守监控。

二、5 分钟掌握：free 命令的基础语法与核心选项

free命令的语法非常简洁，但不同选项决定了输出的 “可读性” 和 “维度”，先记住最核心的格式：

    
    
    
  free [选项]

无需死记硬背，掌握以下 4 个高频选项，就能应对 90% 的基础场景：

选项	作用说明	实用场景
无选项	默认以KB为单位输出内存数据，显示物理内存、Swap 分区详情	需精确数值时（如脚本计算），但可读性差
-h	以 “人类可读” 格式输出（自动用 KB/MB/GB 单位）	日常查看，一眼看懂内存占用（推荐首选）
-m	强制以MB为单位输出	需固定单位对比内存变化时（如脚本中数值判断）
-s [秒数]	持续刷新内存数据，间隔为指定秒数	观察内存实时变化（如排查内存泄漏）

举个直观例子：刚接触时，直接输free会看到满屏数字（KB 单位），比如 “Mem: 16384000 12000000 4384000 ...”，很难快速判断；但加-h后，会变成 “Mem: 15.7Gi 11.5Gi 4.2Gi ...”，瞬间清晰。

三、从 “看懂” 到 “理解”：free 命令的基本使用方法

很多人用free只看 “free” 列，误以为 “free 值小就是内存不够”—— 这是典型的误区。先从最常用的free -h入手，彻底理解输出的每一列含义。

1. 执行free -h，看懂输出结构

    
    
    
  $ free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            16Gi        4Gi        6Gi        96Mi        6Gi       11.5Gi
Swap:           19Gi          0B        19Gi

输出分为两部分：Mem（物理内存）和Swap（交换分区，内存不足时临时 “借” 硬盘空间），核心列解读：

• total：总物理内存（16Gi）—— 系统从硬件识别到的总内存。
• used：实际被占用的内存（4Gi）—— 仅包含应用程序、系统内核直接使用的内存（不包括 buff/cache）。计算公式约为：used = total - free - buff/cache（4Gi = 16Gi - 6Gi - 6Gi）。
• free：完全空闲的内存（6Gi）—— 未被任何程序或缓存使用的内存。
• buff/cache：缓存区（6Gi）—— 系统为提升性能临时分配的内存（独立于 used）：
  • buff（写缓存）：临时存储待写入硬盘的数据（如复制文件时）。
  • cache（读缓存）：临时存储已读取的文件数据（如反复查看日志时）。
  • 这部分内存可被系统回收（当新程序需要内存时）。
• available：可用内存（11.5Gi）—— 最关键指标，约等于 free + 可回收的 buff/cache（6Gi + 约 5.5Gi），代表系统能给新程序分配的内存。

2. 基础用法实战

• 快速看内存概况：free -h（首选，人类可读）
• 固定 MB 单位对比：free -m（适合需要精确数值时，如 “可用内存是否低于 1024MB”）
• 查看 Swap 分区详情：free -h | grep Swap（单独提取 Swap 行，避免干扰）

关键提醒：若available内存低于总内存的 10%，才需要警惕内存不足；若只是free小但buff/cache大，说明系统在合理利用内存提升性能，无需担心。

四、进阶技巧：让 free 命令 “说话” 更精准（高级使用方法）

当基础查看满足不了需求（如排查内存泄漏、实时监控），这些高级用法能帮你 “挖得更深”。

1. 持续监控内存变化（排查内存泄漏）

若怀疑某程序有内存泄漏（如 Java 服务内存占用越来越高），用-s选项持续刷新内存数据：

    
    
    
  # 每2秒刷新一次，以人类可读格式输出，直到按Ctrl+C停止
free -s 2 -h

输出会不断刷新，观察used列是否持续增长、available是否持续减少 —— 若是的话，大概率存在内存泄漏，需进一步定位进程。

2. 加时间戳，记录内存变化节点

持续监控时，若想知道 “某时间点内存突然上涨”，可结合-t（显示总和）和date命令加时间戳：

    
    
    
  # 每3秒刷新一次，输出时先显示当前时间
while true; do echo -n "$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S'): "; free -h | grep Mem; sleep 3; done

输出效果如下，方便后续追溯问题时间点：

    
    
    
  2024-05-20 14:30:00: Mem:            15Gi       1.3Gi        10Gi       128Mi       3.7Gi        12Gi
2024-05-20 14:30:03: Mem:            15Gi       1.5Gi         9Gi       128Mi       4.0Gi        11Gi

3. 用watch实时监控，保持界面稳定

free -s会不断输出新内容，导致屏幕滚动，用watch命令可固定界面，只刷新数据：

    
    
    
  # 每2秒刷新一次内存数据，界面固定，更易观察变化
watch -n 2 free -h

按Ctrl+C可退出监控，适合长时间盯着内存变化的场景。

4. 查看 “真实可用内存” 的简化输出

free -w 的核心功能是拆分 buff/cache 为独立列，； “部分新 Linux 版本（如 CentOS 8、Ubuntu 20.04+ ）支持 -w 选项” （需依赖较新的 procps-ng 工具集，主流新发行版均已包含）：

    
    
    
  free -wh  # -w 宽格式，-h 人类可读单位

实际输出（以 Ubuntu 22.04 为例）

    
    
    
                 total        used        free      shared     buffers       cache   available
Mem:            16Gi       3.2Gi       7.8Gi       120Mi       450Mi       4.5Gi       12.2Gi
Swap:           19Gi          0B        19Gi

buffers/cache拆分输出了。

五、最佳实践：结合其他命令解决实际问题

free命令本身只 “展示数据”，要解决问题，必须和其他命令搭配 —— 这才是运维的核心能力。

1. 场景 1：内存不足？快速定位高内存占用进程

当free -h发现available内存低于阈值（如 1GB），下一步就是找 “内存小偷”：

    
    
    
  # 步骤1：先用free确认内存紧张
free -h  # 假设输出available: 800Mi

# 步骤2：用ps命令按内存占用排序，取前10个进程
ps aux --sort=-%mem | head -10

ps aux中的%mem列代表进程占用的物理内存百分比，排序后能快速找到 “元凶”。比如输出中若看到：

    
    
    
  root      1234  2.0 15.0 1234560 245600 ?      Ssl  10:00  0:30 /usr/bin/java -jar app.jar

说明 Java 进程占用了 15% 的内存（约 2.3Gi），需进一步检查该应用是否存在内存溢出（如查看 JVM 日志）。

2. 场景 2：应急处理：临时释放缓存内存

若buff/cache占用过高（如超过 50%），且available不足，可临时清理缓存（注意：缓存是提升性能的，清理后需重新加载，仅应急用）：

    
    
    
  # 步骤1：确认缓存占用高
free -h  # 假设buff/cache: 8Gi，available: 500Mi

# 步骤2：清理page cache（需root权限）
sudo su
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches

# 步骤3：再次查看，缓存已释放
free -h  # 此时buff/cache可能降至1Gi左右，available提升

注意：这只是临时方案，若缓存很快又涨满，需排查是否有程序频繁读写大文件（如日志写入、数据备份），而非反复清理缓存。

3. 场景 3：自动化监控的基础：提取内存数据

在脚本中，需从free输出中提取指定数值（如available内存），用awk命令即可实现：

    
    
    
  # 提取物理内存的available值（单位：MB）
available_mem=$(free -m | awk '/Mem:/ {print $7}')
echo "当前可用内存：$available_mem MB"

输出：当前可用内存：12500 MB—— 这是后续写监控脚本的核心步骤。

六、实战脚本：用 free 命令做 “内存告警机器人”

学会了基础和进阶用法，最终要落地到自动化 —— 下面这个脚本可实现 “内存低于阈值时自动告警”，适合部署到生产环境。

脚本功能

1. 每 5 分钟检查一次系统可用内存（可修改）
2. 若可用内存低于 1024MB（1GB，可调整阈值），则记录告警日志
3. （可选）发送邮件给运维人员

脚本代码（mem_monitor.sh）

    
    
    
  #!/bin/bash
# 系统内存监控告警脚本
# 功能：可用内存低于阈值时记录日志并告警

# 1. 配置参数（可根据需求修改）
THRESHOLD=1024  # 告警阈值（单位：MB）
LOG_FILE="/var/log/mem_monitor.log"  # 日志文件路径
EMAIL="admin@example.com"  # 接收告警的邮箱（可选）

# 2. 提取当前可用内存（MB）
available_mem=$(free -m | awk '/^Mem:/ {print $7}')
# 提取当前时间
current_time=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')

# 3. 检查内存提取是否成功
if ! [[ "$available_mem" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    echo "[$current_time] 错误：无法获取可用内存数据" >> "$LOG_FILE"
    echo "[$current_time] 错误：无法获取可用内存数据"
    exit 1
fi

# 4. 判断是否低于阈值
if [ "$available_mem" -lt "$THRESHOLD" ]; then
    # 4.1 记录告警日志（使用英文变量名避免兼容性问题）
    alert_msg="[$current_time] 警告：系统可用内存过低！当前可用：${available_mem} MB，阈值：${THRESHOLD} MB"
    echo "$alert_msg" >> "$LOG_FILE"
    
    # 4.2 （可选）发送邮件告警（需先安装mailutils工具并配置邮件服务）
    # echo "$alert_msg" | mail -s "Linux内存告警" "$EMAIL"
    
    # 4.3 输出到控制台（红色字体提示）
    echo -e "\033[31m$alert_msg\033[0m"
else
    # 4.4 正常情况记录日志
    normal_msg="[$current_time] 系统内存正常，当前可用：${available_mem} MB"
    echo "$normal_msg" >> "$LOG_FILE"
    echo "$normal_msg"
fi

脚本使用步骤

1. 保存脚本：将上述代码保存为mem_monitor.sh，放在/root/目录下。
2. 添加执行权限：

       
       
       
     chmod +x /root/mem_monitor.sh

3. 测试脚本：

       
       
       
     /root/mem_monitor.sh

   若内存正常，会输出 “系统内存正常”；若低于 1024MB，会显示红色告警。

4. 设置定时执行（crontab）：

       
       
       
     # 编辑crontab，每5分钟执行一次
   crontab -e
   # 添加以下内容（保存退出）
   */5 * * * * /root/mem_monitor.sh

5. 查看日志：

       
       
       
     cat /var/log/mem_monitor.log

脚本验证

若想测试告警功能，可临时降低阈值（如THRESHOLD=20000，假设你的内存不足 20GB），执行脚本后会看到日志和告警，确保脚本正常运行。

总结：free 命令的 “从浅到深” 之路

free命令看似简单，却藏着 Linux 内存管理的核心逻辑 —— 从 “看懂 available 列” 到 “结合脚本做自动化监控”，每一步都是运维能力的提升：

1. 基础层：记住free -h，分清used/free/available，避免被 “free 小” 误导。
2. 进阶层：用-s持续监控、watch固定界面、awk提取数据，满足排查需求。
3. 实战层：搭配ps定位高内存进程、echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches应急清理、写脚本自动化告警，解决实际问题。
   
   
   
   
   最后提醒：free只是 “起点”，若想深入内存优化，还需学习vmstat（内存与 IO 关联）、top（进程内存详情）等命令，但掌握free，就等于打通了 Linux 内存管理的 “第一关”。