Linux操做系統中內存buffer和cache的區別 && free 參數說明

咱們一開始，先從Free命令提及。
free 命令相對於top 提供了更簡潔的查看系統內存使用狀況：
$ free
                     total  used   free  shared  buffers  cached

Mem:         255268 238332 16936 0 85540 126384

-/+ buffers/cache:  26408  228860

Swap:        265000   0    265000

Mem：表示物理內存統計 
-/+ buffers/cached：表示物理內存的緩存統計 
Swap：表示硬盤上交換分區的使用狀況，這裏咱們不去關心。
系統的總物理內存：255268Kb（256M），但系統當前真正可用的內存b並非第一行free 標記的  16936Kb，它僅表明未被分配的內存。
咱們使用total一、used一、free一、used二、free2 等名稱來表明上面統計數據的各值，一、2 分別表明第一行和第二行的數據。
total1：表示物理內存總量。 
used1：表示總計分配給緩存（包含buffers 與cache ）使用的數量，但其中可能部分緩存並未實際使用。 
free1：未被分配的內存。 
shared1：共享內存，通常系統不會用到，這裏也不討論。 
buffers1：系統分配但未被使用的buffers 數量。 
cached1：系統分配但未被使用的cache 數量。buffer 與cache 的區別見後面。 
used2：實際使用的buffers 與cache 總量，也是實際使用的內存總量。 
free2：未被使用的buffers 與cache 和未被分配的內存之和，這就是系統當前實際可用內存。
能夠整理出以下等式：                      

                     total1  used1   free1  shared1  buffers1  cached1

Mem:         255268 238332 16936         0            85540     126384

                                    used2  free2

-/+ buffers/cache:  26408  228860

 

Swap:        265000   0    265000
total1 = used1 + free1

total1 = used2 + free2

used1 = buffers1 + cached1 + used2

 

free2 = buffers1 + cached1 + free1
buffer 與cache 的區別
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.
更詳細的解釋參考：Difference Between Buffer and Cache
對於共享內存（Shared memory），主要用於在 UNIX 環境下不一樣進程之間共享數據，是進程間通訊的一種方法，通常的應用程序不會申請使用共享內存，筆者也沒有去驗證共享內存對上面等式的影響。若是你有興趣，請參考：What is Shared Memory?
[b]cache 和 buffer的區別：[/b]
[b]Cache：高速緩存，是位於CPU與主內存間的一種容量較小但速度很高的存儲器。[/b]因爲CPU的速度遠高於主內存，CPU直接從內存中存取數據要等待必定時間週期，Cache中保存着CPU剛用過或循環使用的一部分數據，當CPU再次使用該部分數據時可從Cache中直接調用,這樣就減小了CPU的等待時間,提升了系統的效率。Cache又分爲一級Cache(L1 Cache)和二級Cache(L2 Cache)，L1 Cache集成在CPU內部，L2 Cache早期通常是焊在主板上,如今也都集成在CPU內部，常見的容量有256KB或512KB L2 Cache。
[b]Buffer：緩衝區，一個用於存儲速度不一樣步的設備或優先級不一樣的設備之間傳輸數據的區域。[/b]經過緩衝區，可使進程之間的相互等待變少，從而使從速度慢的設備讀入數據時，速度快的設備的操做進程不發生間斷。
Free中的buffer和cache：（它們都是佔用內存）：
buffer : 做爲buffer cache的內存，是塊設備的讀寫緩衝區
cache: 做爲page cache的內存, 文件系統的cache
若是 cache 的值很大，說明cache住的文件數不少。若是頻繁訪問到的文件都能被cache住，那麼磁盤的讀IO 必會很是小

 

buffer更靠近存儲設備，或者直接就是disk的緩衝區；
cache則是mem的緩衝區；

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

由於LINUX的內核機制，通常狀況下不須要特地去釋放已經使用的cache。這些cache起來的內容能夠增長文件以及的讀寫速度。
先說下free命令怎麼看內存

[root@yuyii proc]# free
total used free shared buffers cached
Mem: 515588 295452 220136 0 2060 64040
-/+ buffers/cache: 229352 286236
Swap: 682720 112 682608

其中第一行用全局角度描述系統使用的內存情況：
total——總物理內存
used——已使用內存，通常狀況這個值會比較大，由於這個值包括了cache+應用程序使用的內存
free——徹底未被使用的內存
shared——應用程序共享內存
buffers——緩存，主要用於目錄方面,inode值等（ls大目錄可看到這個值增長）
cached——緩存，用於已打開的文件
note:
total=used+free
used=buffers+cached (maybe add shared also)

第二行描述應用程序的內存使用：
前個值表示-buffers/cache——應用程序使用的內存大小，used減去緩存值
後個值表示+buffers/cache——全部可供應用程序使用的內存大小，free加上緩存值
note:
-buffers/cache=used-buffers-cached
+buffers/cache=free+buffers+cached

第三行表示swap的使用：
used——已使用
free——未使用

cache釋放：
To free pagecache:
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
To free dentries and inodes:
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
To free pagecache, dentries and inodes:
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

說明，釋放前最好sync一下，防止丟數據。