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Linux 内核中的度量单位

#笔记 #Linux

又是狠狠地被 Linux 中度量单位坑害的一天。

关于内核里的度量单位

在这里的度量单位主要是指诸如 /proc/meminfo 中的出现的单位：kB 等。

典型的 /proc/meminfo 输出值如下所示

Terminal window
❯ cat /proc/meminfo
MemTotal:       48503556 kB
MemFree:        29195360 kB
MemAvailable:   41944808 kB
Buffers:            6960 kB
Cached:         12880504 kB
SwapCached:            0 kB
Active:         10123228 kB
Inactive:        5656716 kB
Active(anon):    3008104 kB
Inactive(anon):        0 kB
Active(file):    7115124 kB
Inactive(file):  5656716 kB
Unevictable:         264 kB
Mlocked:             264 kB
SwapTotal:      67110908 kB
SwapFree:       67110908 kB
Zswap:                 0 kB
Zswapped:              0 kB
Dirty:                32 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:       2728952 kB
Mapped:          1793336 kB
Shmem:            115936 kB
KReclaimable:     569648 kB
Slab:             935144 kB
SReclaimable:     569648 kB
SUnreclaim:       365496 kB
KernelStack:       25792 kB
PageTables:        44688 kB
SecPageTables:      4924 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:    91362684 kB
Committed_AS:   16030888 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:      194032 kB
VmallocChunk:          0 kB
Percpu:            34688 kB
HardwareCorrupted:     0 kB
AnonHugePages:    827392 kB
ShmemHugePages:        0 kB
ShmemPmdMapped:        0 kB
FileHugePages:   1107968 kB
FilePmdMapped:    643072 kB
CmaTotal:              0 kB
CmaFree:               0 kB
Unaccepted:            0 kB
Balloon:               0 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
Hugetlb:               0 kB
DirectMap4k:     2532648 kB
DirectMap2M:    20756480 kB
DirectMap1G:    26214400 kB

如你所见，其中的值均为 kB 单位，而根据 SI 和 IEC 的推荐与定义，kB 表达的实际意义是

SI 与 IEC 的定义

十进制前缀（SI）

名字符号倍数
千字节kB
兆字节MB
吉字节GB
太字节TB
拍字节PB
艾字节EB
泽字节ZB
尧字节YB
容字节RB
昆字节QB

二进制前缀（IEC 60027-2）

名字符号倍数
kibibyteKiB
mebibyteMiB
gibibyteGiB
tebibyteTiB
pebibytePiB
exbibyteEiB
zebibyteZiB
yobibyteYiB
robibyteRiB
quebibyteQiB

事实？

事实上因为一些历史原因，Linux 内核的 kB 实际上意义是 KiB。

深入内核

由于翻阅的是 /proc/meminfo，因此可以很方便的找到内核中生成这个文件的源码。

我在内核中找到了如下代码，用于生成 kB 数据

static void show_val_kb(struct seq_file *m, const char *s, unsigned long num)
{
        seq_put_decimal_ull_width(m, s, num << (PAGE_SHIFT - 10), 8);
        seq_write(m, " kB\n", 4);
}

NOTE

基于 Linux 7.0。在接下来的篇章中若无特别说明均基于 Linux 7.0。

注意到计算方式是使用左移，众所周知在二进制中进行左移 n 位实际上等于 ，因此在这里的 kB 实际意义是 KiB。

历史渊源

在闲逛的时候发现 Wikipedia 有个专门的页面来展示 kilo 的演变，其中专门提到了 [Linux 内核使用 IEC 词头][https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_binary_prefixes#2001]。

并且给了两个参考链接：

这样看下来更像是一个历史问题，IEC 在 1998 年才正式确立了 KiB 等单位的意义，而内核在更早的时候已经开始使用 这个意义。

顺着 /proc/meminfo 这个伪文件系统的信息查下去，发现这个东西是 2.6 的内核版本里就有的东西，而很不幸的是——这是 2005 年发布的版本，在此之前使用的版本管理并不是 git。

在几乎碰到知识盲区的时候，我选择让 Codex 帮我继续追查线索。很显然在这方面 Codex 的知识充沛，工作完成的还挺出色。

NOTE

接下来的一些内容源于 Codex 的直接输出，并未实现 100% 的查证，请以批判的眼光阅读。

在 linux-0.99.tar.Z 的 linux/fs/proc/array.c 里已经有 get_meminfo()，而且 array_read() 里已经把它挂到 proc 条目上

如今是 2026 年 4 月，那么 /proc/meminfo 的出现已经是 33 年前了

我核到的边界是：

  • linux-1.3.0 里的 fs/proc/array.c，get_meminfo() 还没有 kB 标注，只输出原始 数值
  • linux-1.3.100 里的 fs/proc/array.c 已经明确写成：
    • “MemTotal: %8lu kB\n”
    • “MemFree: %8lu kB\n”
    • 数值转换直接用 >> 10 和 << (PAGE_SHIFT - 10)

也就是在这个实现里，kB 明确就是按 1024 字节算，不是十进制的 1000 字节。

你可以把结论理解成：

  • 对 Linux 这个用户可见接口语境，kB = 2^10 的用法，至少在 1996-05-10 对应的 1.3.100 时代就已经存在
  • 很可能更早，但我目前确认到的可靠下界是这里

我查到的归档来源：

确实是历史的残响了。