free命令中buffers和caches的區別

1、命令

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[root@localhost ~] # free -m               total       used        free      shared    buffers     cached Mem:          7869       7651        218          1        191       5081 -/+ buffers /cache :       2378       5490 Swap:          478        139        339

2、計算

這裏使用一、2 分別表明第一行和第二行的數據

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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 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

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total1 = used1 + free1 total1 = used2 + free2 used1 = buffers1 + cached1 + used2 free2 = buffers1 + cached1 + free1

具體計算

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7869 = 7651 + 218 7869 = 2378 + 5490   #7868基本相等，由於有shared) 7651 = 191 + 5081 + 2378  #7650 基本相等，由於有shared) 5490 = 191 + 5081 + 218

爲何這樣計算呢，由於buffers和cache其實也是內存的一部分，這部分特殊的內存是能夠回收的，甚至若是須要咱們還能夠將這部分buffers和cache給釋放出來

3、區別

一、page cahe和buffer cache

Page cache其實是針對文件系統的，是文件的緩存，在文件層面上的數據會緩存到page cache。文件的邏輯層須要映射到實際的物理磁盤，這種映射關係由文件系統來完成。當page cache的數據須要刷新時，page cache中的數據交給buffer cache，可是這種處理在2.6版本的內核以後就變的很簡單了，沒有真正意義上的cache操做。 

Buffer cache是針對磁盤塊的緩存，也就是在沒有文件系統的狀況下，直接對磁盤進行操做的數據會緩存到buffer cache中，例如，文件系統的元數據都會緩存到buffer cache中。 
簡單說來，page cache用來緩存文件數據，buffer cache用來緩存磁盤數據。在有文件系統的狀況下，對文件操做，那麼數據會緩存到page cache，若是直接採用dd等工具對磁盤進行讀寫，那麼數據會緩存到buffer cache。 

補充一點，在文件系統層每一個設備都會分配一個def_blk_ops的文件操做方法，這是設備的操做方法，在每一個設備的inode下面會存在一個radix tree，這個radix tree下面將會放置緩存數據的page頁。這個page的數量將會在top程序的buffer一欄中顯示。若是設備作了文件系統，那麼會生成一個inode，這個inode會分配ext3_ops之類的操做方法，這些方法是文件系統的方法，在這個inode下面一樣存在一個radix tree，這裏會緩存文件的page頁，緩存頁的數量在top程序的cache一欄進行統計。從上面的分析能夠看出，2.6內核中的buffer cache和page cache在處理上是保持一致的，可是存在概念上的差異，page cache針對文件的cache，buffer是針對磁盤塊數據的cache，僅此而已。 

二、cache 和 buffer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 ; 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

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。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

它是根據程序的局部性原理而設計的，就是cpu執行的指令和訪問的數據每每在集中的某一塊，因此把這塊內容放入cache後，cpu就不用在訪問內存了，這就提升了訪問速度。固然若cache中沒有cpu所須要的內容，仍是要訪問內存的

查看CPU的 L一、L二、L3

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[root@AY1301180424258d59678 ~] # ll /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/ total 0 drwxr-xr-x 2 root root 0 Jan 26 22:49 index0  #一級cache中的data和instruction cache drwxr-xr-x 2 root root 0 Jan 26 22:49 index1  #一級cache中的data和instruction cache drwxr-xr-x 2 root root 0 Jan 26 22:49 index2  #二級cache，共享的 drwxr-xr-x 2 root root 0 Jan 26 22:49 index3  #三級cache，共享的

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。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。 

三、Free中的buffer和cache （它們都是佔用內存）基於內存的

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

如何釋放Cache Memory

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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   #注意，釋放前最好sync一下，防止丟失數據，可是通常狀況下沒有必要手動釋放內存

四、總結

cached是cpu與內存間的，buffer是內存與磁盤間的，都是爲了解決速度不對等的問題

• 緩存（cached）是把讀取過的數據保存起來，從新讀取時若命中（找到須要的數據）就不要去讀硬盤了，若沒有命中就讀硬盤。其中的數據會根據讀取頻率進行組織，把最頻繁讀取的內容放在最容易找到的位置，把再也不讀的內容不斷日後排，直至從中刪除

• 緩衝（buffers）是根據磁盤的讀寫設計的，把分散的寫操做集中進行，減小磁盤碎片和硬盤的反覆尋道，從而提升系統性能。linux有一個守護進程按期 清空緩衝內容（即寫入磁盤），也能夠經過sync命令手動清空緩衝。舉個例子吧：我這裏有一個ext2的U盤，我往裏面cp一個3M的MP3，但U盤的燈 沒有跳動，過了一下子（或者手動輸入sync）U盤的燈就跳動起來了。卸載設備時會清空緩衝，因此有些時候卸載一個設備時要等上幾秒鐘

• 修改/etc/sysctl.conf中的vm.swappiness右邊的數字能夠在下次開機時調節swap使用策略。該數字範圍是0～100，數字越大越傾向於使用swap。默認爲60，能夠改一下試試。–二者都是RAM中的數據

buffer是即將要被寫入磁盤的，而cache是被從磁盤中讀出來的

 

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