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麦子学院  2017-04-19 17:40

Linux中内存buffer和cache有什么区别？

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本文和大家分享的主要是linux 中 内存buffer 和 cache 的区别相关内容，一起来看看吧，希望对大家 学习linux有所帮助。
　　细心的朋友会注意到, 当你在 linux 下频繁存取文件后 , 物理内存会很快被用光 , 当程序结束后 , 内存不会被正常释放 , 而是一直作为 caching. 这个问题 , 貌似有不少人在问 , 不过都没有看到有什么很好解决的办法 . 那么我来谈谈这个问题 .
　　先来说说free 命令
　　[root@server ~]# free -m
　　total       used       free     shared    buffers     cached
　　Mem:           249        163         86          0         10             94
　　-/+ buffers/cache:         58        191
　　Swap:          511          0          511
　　其中:
　　total  内存总数
　　used  已经使用的内存数
　　free  空闲的内存数
　　shared  多个进程共享的内存总额
　　buffers Buffer Cache 和 cached Page Cache  磁盘缓存的大小
　　-buffers/cache  的内存数 :used - buffers - cached
　　+buffers/cache  的内存数 :free + buffers + cached
　　可用的memory=free memory+buffers+cached
　　有了这个基础后, 可以得知 , 我现在 used 为 163MB,free 为 86,buffer 和 cached 分别为 10,94
　　那么我们来看看, 如果我执行复制文件 , 内存会发生什么变化 .
　　[root@server ~]# cp -r /etc ~/test/
　　[root@server ~]# free -m
　　total       used       free     shared    buffers     cached
　　Mem:           249        244          4          0          8             174
　　-/+ buffers/cache:         62        187
　　Swap:          511          0          511
　　在我命令执行结束后,used 为 244MB,free 为 4MB,buffers 为 8MB,cached 为 174MB, 天呐都被 cached 吃掉了 . 别紧张 , 这是为了提高文件读取效率的做法 .
　　为了提高磁盘存取效率, Linux 做了一些精心的设计 ,  除了对 dentry 进行缓存 ( 用于 VFS, 加速文件路径名到 inode 的转换 ),  还采取了两种主要 Cache 方式： Buffer Cache 和 Page Cache 。前者针对磁盘块的读写，后者针对文件 inode 的读写。这些 Cache 有效缩短了  I/O 系统调用 ( 比如 read,write,getdents) 的时间。 "
　　那么有人说过段时间,linux 会自动释放掉所用的内存 , 我们使用 free 再来试试 , 看看是否有释放 >?
　　[root@server test]# free -m
　　total       used       free     shared    buffers     cached
　　Mem:           249        244          5          0          8            174
　　-/+ buffers/cache:         61        188
　　Swap:          511          0          511
　　MS 没有任何变化 , 那么我能否手动释放掉这些内存呢 ??? 回答是可以的 !
　　/proc 是一个虚拟文件系统 , 我们可以通过对它的读写操作做为与 kernel 实体间进行通信的一种手段 . 也就是说可以通过修改 /proc 中的文件 , 来对当前 kernel 的行为做出调整 . 那么我们可以通过调整 /proc/sys/vm/drop_caches 来释放内存 . 操作如下 :
　　[root@server test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
　　首先,/proc/sys/vm/drop_caches 的值 , 默认为 0
　　[root@server test]# sync
　　手动执行sync 命令 ( 描述 : sync   命令运行  sync   子例程。如果必须停止系统，则运行  sync   命令以确保文件系统的完整性。  sync   命令将所有未写的系统缓冲区写到磁盘中，包含已修改的  i-node 、已延迟的块  I/O  和读写映射文件 )
　　[root@server test]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
　　[root@server test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
　　3
　　将/proc/sys/vm/drop_caches 值设为 3
　　[root@server test]# free -m
　　total       used       free     shared    buffers     cached
　　Mem:           249         66        182          0          0           11
　　-/+ buffers/cache:         55        194
　　Swap:          511          0          511
　　再来运行free 命令 , 发现现在的 used 为 66MB,free 为 182MB,buffers 为 0MB,cached 为 11MB. 那么有效的释放了 buffer 和 cache.
　　有关/proc/sys/vm/drop_caches 的用法在下面进行了说明
　　/proc/sys/vm/drop_caches (since Linux 2.6.16)
　　Writing  to  this  file  causes the kernel to drop clean caches,
　　dentries and inodes from memory, causing that memory  to  become
　　free.
　　To  free  pagecache,  use  echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches; to
　　free dentries and inodes, use echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches;
　　to   free   pagecache,   dentries  and  inodes,  use  echo  3  >
　　/proc/sys/vm/drop_caches.
　　Because this is a non-destructive operation  and  dirty  objects
　　are not freeable, the user should run sync(8) first.
　　=========================================================================
　　buffer   与  cache   的区别
　　A buffer is something that has yet to be "written" to disk. A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.
　　更详细的解释参考： Difference Between Buffer and Cache
　　 对于共享内存（ Shared memory ），主要用于在 UNIX  环境下不同进程之间共享数据，是进程间通信的一种方法，一般的应用程序不会申请使用共享内存  ，笔者也没有去验证共享内存对上面等式的影响。如果你有兴趣，请参考： What is Shared Memory?
　　cache   和  buffer  的区别：
　　Cache  ：高速缓存，是位于 CPU 与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。  由于CPU  的速度远高于主内存，  CPU 直接从内存中存取数据要等待一定时间周期，  Cache  中保存着 CPU  刚用过或循环使用的一部分数据，当  CPU  再次使用该部分数据时可从  Cache  中直接调用  , 这样就减少了  CPU  的等待时间  ,  提高了系统的效率。  Cache  又分为一级  Cache(L1 Cache)  和二级  Cache(L2 Cache)  ，  L1 Cache  集成在  CPU  内部，  L2 Cache  早期一般是焊在主板上  ,  现在也都集成在  CPU  内部，常见的容量有  256KB  或  512KB L2 Cache  。
　　Buffer  ：缓冲区，一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。通过缓冲区，可以使进程之间的相互等待变少，从而使从速度慢的设备读入数据时，速度快的设备的操作进程不发生间断。
　　Free  中的  buffer  和  cache  ：（它们都是占用内存）：
　　buffer :   作为  buffer cache  的内存，是块设备的读写缓冲区
　　cache:   作为  page cache  的内存  ,   文件系统的  cache
　　如果  cache   的值很大，说明  cache  住的文件数很多。如果频繁访问到的文件都能被  cache 住，那么磁盘的读  IO bi
　　会非常小。
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　　cache 是高速缓存，用于 CPU 和内存之间的缓冲；
　　buffer 是 I/O 缓存，用于内存和硬盘的缓冲
　　cache 最初用于 cpu cache,  主要原因是 cpu  与 memory,  由于 cpu 快 ,memory 跟不上 , 且有些值使用次数多 , 所以放入
　　cache 中，主要目的是，重复使用 ,  并且一级 \ 二级物理 cache 速度快，
　　buffer  主要用于 disk  与  memory ， 主要是保护硬盘或减少网络传输的次数（内存数据表现 dataSet ）．当然也可以提高速度（不会立即写入硬盘或直接从硬盘中读出的数据马上显示），重复使用，最初最主要的目的是保护 disk,
　　 asp.net 的 cache 有 outputcahe 与数据 cache,  主要目的是 重复使用，提高速度， outputcache 主要存储 Reader 后的页，一般是多次使用同一个 HTML ，建议不要 varybyparam ，不要存多 version,
　　数据cache, 如 dataSet, dataTable,  等
　　@page buffer="true",  使用 buffer ，让 buffer 满后再显示读出或写入， (c 中文件输出也是如此 , 主要目的是保护硬盘 ),  也可以提高下次的访问速度 .    在 client browse 端表现是 : true 是一次性显示 , 要么不显示 ,  中间等 , false 是一次显示一些 ,
　　这在网络输出也是如此表现.
　　对于文件访问c 中默认采用的是 buffer = true,  这与 asp.net 一样 ,
　　相当于Response.write(); 中当 buffer 满后输出 , 以减少网络的传输次数
　　
来源：ChinaUnix 博客