Linux内存学习之buffer和cache的区别详解
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux内存学习之buffer和cache的区别详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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
[[email protected] ~]# 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 .
[[email protected] ~]# cp -r /etc ~/test/
[[email protected] ~]# 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 >?
[[email protected] 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 :
[[email protected] test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
首先,/proc/sys/vm/drop_caches 的值 , 默认为 0
[[email protected] 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 )
[[email protected] test]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
[[email protected] test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
3
将/proc/sys/vm/drop_caches 值设为 3
[[email protected] 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.
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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