1. Linux 占用内存大的原因
Linux 操作系统在一些情况下会占用相对较多的内存。首先，需要明确的是，Linux 的内存管理机制与其他操作系统有所不同。Linux 内核采用了一种被称为“放任策略”的内存回收机制，即只有在内存不足时才会主动回收内存。这种机制可以提高系统的性能，但也会导致看似大量的内存被占用。
在深入探讨 Linux 占用内存大的原因之前，我们先来了解一下 Linux 的内存管理机制。Linux 内核使用缓存将数据和文件系统的元数据存储在内存中，以提高读取和写入的速度。这些缓存被称为“页缓存”和“dentry 缓存”。当应用程序需要读取一个文件时，文件的数据和元数据将会被加载到内存中；当应用程序需要写入一个文件时，数据将会被保存在内存缓存中，稍后再由内核写入到磁盘。
在使用中，Linux 会尽可能地将可用的内存用于缓存，这样可以提高系统的性能和响应速度。当系统的内存不足时，Linux 会通过回收这些缓存来释放内存，以保证系统的正常运行。
2. 内存回收机制
Linux 的内存回收机制非常复杂，其中最重要的组件是虚拟内存系统和页面置换算法。
2.1 虚拟内存系统
Linux 使用了一种称为“页表”的机制来管理虚拟内存。页表将虚拟内存空间划分成固定大小的页面，每个页面对应着物理内存中的一页。当应用程序访问虚拟内存时，Linux 会将虚拟内存页映射到实际的物理内存页。
这个虚拟内存系统允许应用程序使用比物理内存更多的内存。当应用程序需要更多的内存时，Linux 会将不常用的内存页写入交换分区（swap partition）或者丢弃一些页面缓存来释放内存。
2.2 页面置换算法
Linux 使用了一种称为“页面置换算法”的机制来决定哪些内存页应该被回收。常见的页面置换算法包括最近最少使用（LRU）和时钟算法（Clock Algorithm）。
最近最少使用算法将最近最少使用的内存页回收，这样可以保留最常用的内存页。时钟算法则通过维护一个时钟指针来跟踪内存页的使用频率，指针每次指向被访问的内存页，当需要回收内存时，指针指向的页面将被回收。
无论使用哪种页面置换算法，Linux 都会尽量回收对系统性能影响最小的内存页。
3. Linux 占用内存大的例子
为了更好地理解为何 Linux 可能占用大量内存，我们来看一个具体的例子。
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
int* arr[100000];
for (i = 0; i < 100000; i++)
{
arr[i] = (int*)malloc(1024 * 1024);
}
getchar();
return 0;
}
上面的 C 代码创建了一个包含 100000 个指向 1MB 内存的指针数组。这样做会导致应用程序分配了大量的内存。假设操作系统的内存回收机制尚未触发，此时该程序将会占用大约 100 GB 的内存空间。
但是，很重要的一点是，虽然这些内存已被分配，但大部分内存并没有被实际使用。这些内存在很长一段时间内都没有被读取或写入，因此操作系统并不急于回收这些内存。只有当系统需要更多内存来满足其他进程的需求时，才会释放这些内存。
因此，在实际使用中，Linux 看起来占用了大量的内存，但实际上大部分内存并没有被实际使用。
4. 总结
Linux 之所以占用大量内存并不是因为它浪费了内存，而是因为它将可用的内存用于缓存和提高性能。Linux 采用了一种放任策略的内存回收机制，只有在内存不足时才会主动回收内存。这种机制可以提高性能，但也会导致看似大量的内存被占用。
了解 Linux 的内存管理机制和页面置换算法对于更好地理解 Linux 内存占用的原因非常重要。虽然 Linux 看起来占用了大量的内存，但实际上大部分内存并没有被实际使用，只有当系统需要更多内存时才会释放这些内存。