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19. Linux free命令、awk命令

news 2025/10/17 14:16:55

一、`free` 命令：详细解析系统内存状态

free 命令用于实时查看 Linux 系统的 物理内存 和 交换分区（Swap） 使用情况，是系统监控和性能排查的核心工具。

1. 基本语法与核心选项

free [选项]

常用选项：

选项	作用	示例
`-h`	以人类可读格式（K/M/G）显示	`free -h`（最常用）
`-b`	以字节（Byte）为单位	`free -b`
`-k`	以 KB（1024 字节）为单位（默认）	`free -k`
`-m`	以 MB 为单位	`free -m`
`-g`	以 GB 为单位	`free -g`
`-s <秒数>`	持续刷新，间隔指定秒数	`free -s 2`（每 2 秒刷新一次）
`-t`	在输出末尾增加一行“总计”（Mem + Swap）	`free -t`
`-w`	显示更详细的缓冲区（buffers）和缓存（cache）拆分	`free -w`

2. 输出详解（以 `free -h` 为例）

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           15Gi       5.2Gi       3.1Gi       982Mi       7.1Gi       9.3Gi
Swap:          10Gi          0B        10Gi

Mem 行（物理内存）：

total：总物理内存容量（系统可识别的内存总和，可能略小于硬件实际内存，因部分被 BIOS/内核占用）。
used：已使用的内存（total - free - buff/cache）。
free：完全空闲的内存（未被任何进程使用，直接可用）。
shared：被多个进程共享的内存（如 tmpfs 临时文件系统使用的内存）。
buff/cache：
- buffers：内核用于缓存磁盘块的内存（临时存储即将写入磁盘的数据，减少磁盘 I/O）。
- cache：内核用于缓存文件内容的内存（临时存储从磁盘读取的数据，下次访问可直接从内存获取）。
- 这部分内存可被系统“回收”给新进程使用，因此不算“真正占用”。
available：最关键的指标，表示系统可立即分配给新进程的内存（约等于 free + buff/cache 中可回收的部分），比 free 更能反映实际可用内存。

Swap 行（交换分区）：

虚拟内存的一种，当物理内存不足时，系统会将部分不常用的内存数据写入磁盘的 Swap 分区，释放物理内存。
used 过高（如超过 50%）通常意味着物理内存不足，可能导致系统卡顿（磁盘速度远慢于内存）。

3. 实用场景示例

快速查看内存整体状态：

free -h  # 直观了解总内存、已用、可用及 Swap 情况

持续监控内存变化（如观察程序运行时的内存占用）：

free -s 1 -h  # 每 1 秒刷新一次，以人类可读格式显示

查看内存和 Swap 总计：

free -th  # 末尾增加一行 "Total"，显示 Mem + Swap 的总和

二、`awk` 命令：全能文本处理工具

awk 是一种编程语言，专注于结构化文本处理，能按行读取文本、按字段拆分内容，并支持条件判断、循环、计算等复杂操作，被称为“文本处理瑞士军刀”。

1. 基本语法与工作原理

awk [选项] '模式 {动作}' 文件名

工作原理：

按行读取输入（文件或标准输入）。
对每行执行“模式匹配”（可选，不写模式则匹配所有行）。
对匹配成功的行执行“动作”（用 {} 包裹，通常是 print 输出或计算）。

2. 核心选项

选项	作用	示例
`-F <分隔符>`	指定字段分隔符（默认以空格/制表符为分隔符，连续空白视为一个分隔符）	`awk -F: '{print $1}' /etc/passwd`（以冒号分隔）
`-v <变量名=值>`	定义 awk 变量	`awk -v n=3 '{print $n}' file.txt`（打印第 3 个字段）
`-f <脚本文件>`	从文件中读取 awk 脚本（适合复杂逻辑）	`awk -f script.awk data.txt`

3. 关键概念与内置变量

字段（Field）：每行被分隔符拆分后的片段，用 $n 表示第 n 个字段（$1 第一个字段，$0 表示整行）。

内置变量：

变量	含义
`NR`	当前处理的行号（从 1 开始）
`NF`	当前行的字段总数（最后一个字段可表示为 `$NF`）
`FS`	输入字段分隔符（同 `-F` 选项，可在脚本中用 `BEGIN{FS=":"}` 设置）
`OFS`	输出字段分隔符（默认是空格，可自定义，如 `BEGIN{OFS="
`FILENAME`	当前处理的文件名

4. 实用示例（从基础到进阶）

（1）基础字段提取

打印文件 data.txt 的所有内容（等价于 cat data.txt）：
```
awk '{print $0}' data.txt
```
打印 data.txt 每行的第 1 和第 3 个字段：
```
awk '{print $1, $3}' data.txt
```
处理 CSV 文件（以逗号分隔），打印第 2 个字段：
```
awk -F',' '{print $2}' data.csv
```

（2）条件过滤与匹配

打印 /etc/passwd 中 UID 为 0 的用户（root 用户，第 3 个字段为 0）：
```
awk -F: '$3 == 0 {print $1, $3}' /etc/passwd  # 输出：root 0
```
打印 access.log 中包含“404”错误的行（模式为 /404/，正则匹配）：
```
awk '/404/ {print $0}' access.log
```
打印 scores.txt 中分数（第 2 字段）大于 90 的记录：
```
awk '$2 > 90 {print $1, $2}' scores.txt
```

（3）统计与计算

统计 /etc/passwd 中的用户总数（NR 是行号，最后一行的行号即总条数）：
```
awk -F: 'END {print "用户总数：", NR}' /etc/passwd
```

计算 sales.txt 中第 3 字段（销售额）的总和：

awk '{sum += $3} END {print "总销售额：", sum}' sales.txt

计算平均值（如学生平均分）：

awk '{sum += $2; count++} END {print "平均分：", sum/count}' scores.txt

（4）自定义分隔符与格式化输出

用 | 分隔输出字段，并添加标题行：

awk -F: 'BEGIN {print "用户名|UID"; OFS="|"} {print $1, $3}' /etc/passwd

输出：

用户名|UID
root|0
daemon|1
...

（5）结合管道处理其他命令输出

查看内存使用时，仅提取物理内存的 available 数值（配合 free -h）：

free -h | awk 'NR==2 {print "可用内存：", $7}'  # NR==2 表示第 2 行（Mem 行），$7 是 available 字段

统计当前登录的用户数（配合 who 命令）：

who | awk 'END {print "当前登录用户数：", NR}'

（6）复杂逻辑脚本（`-f` 选项）

创建 script.awk 文件，实现“筛选并计算”功能：

# script.awk：筛选第2字段>80的行，计算这些行第3字段的总和
BEGIN {sum = 0count = 0print "符合条件的记录："
}
$2 > 80 {print $0  # 打印符合条件的行sum += $3count++
}
END {print "总共有", count, "条记录，第3字段总和为：", sum
}

执行：