操作系统-存储管理（6）buffer/cache/swap

为了提高文件系统性能，内核利用一部分物理内存分配出缓冲区，用于缓存系统操作和数据文件，当内核收到读写的请求时，内核先去缓存区找是否有请求的数据，有就直接返回，如果没有则通过驱动程序直接操作磁盘。

缓存机制优点：减少系统调用次数，降低CPU上下文切换和磁盘访问频率。

CPU上下文切换：CPU给每个进程一定的服务时间，当时间片用完后，内核从正在运行的进程中收回处理器，同时把进程当前运行状态保存下来，然后加载下一个任务，这个过程叫做上下文切换。实质上就是被终止运行进程与待运行进程的进程切换。

 

free 显示目前系统内存容量

-b(bytes),-k(Kbytes),-m(mbytes),-g(Gbytes)

-t  显示物理内存和swap的总量

[root@localhost ~]# free
              total        used       free        shared    buff/cache   available
Mem:
Swap:                      

空闲内存=free+buffers+cached

已用内存=total-空闲内存

可见，缓存区分为buffer和cache：

buffers用来缓存metadata及pages，可以理解为系统缓存，例如，vi打开一个文件。当一个应用程序在内存中修改过数据后，因为写入磁盘速度相对较低，在有空闲内存的情况下，这些数据先存入buffer，在以后某个时间再写入磁盘，从而应用程序可以继续后面的操作，而不必等待这些数据写入磁盘的操作完成。

cached是用来给文件做缓存，可以理解为数据块缓存，例如，dd if=/dev/zero of=/tmp/test count=1 bs=1G 测试写入一个文件，就会被缓存到缓冲区中，当下一次再执行这个测试命令时，写入速度会明显很快。

内存不足时，会擦除cache并将buffer写入磁盘。

Swap意思是交换分区，通常我们说的虚拟内存，是从硬盘中划分出的一个分区。当物理内存不够用的时候，内核就会释放缓存区（buffers/cache）里一些长时间不用的程序，然后将这些程序临时放到Swap中，也就是说如果物理内存和缓存区内存不够用的时候，才会用到Swap。

swap清理：

swapoff -a && swapon -a

注意：这样清理有个前提条件，空闲的内存必须比已经使用的swap空间大