free中buffer 与 cache 的区别

通常人们所说的Cache就是指缓存SRAM。 SRAM叫静态内存，“静态”指的是当我们将一笔数据写入SRAM后，除非重新写入新数据或关闭电源，否则写入的数据保持不变。 
 
由于CPU的速度比内存和硬盘的速度要快得多，所以在存取数据时会使CPU等待，影响计算机的速度。SRAM的存取速度比其它内存和硬盘都要快，所以它被用作电脑的高速缓存(Cache)。 
 
Buffer从英文直译过来的意思是“缓冲区”，这里我们将它称为缓冲，因为它不仅是个名词，还是个动词。
缓冲区是存储一系列的数据的地方，客户端所获得的数据可以从程序的执行结果直接输出，也可以从缓冲区输出。
但是这两种方式在速度上是有差异的：在web中，当一个asp程序被请求的次数不多时，二者基本上没有什么差异，至少我们感觉不出来。但是当有很多人请求一个asp程序时，速度可就不一样了。
如果没有缓冲区，那么每个请求asp程序的人的客户端所得到的结果都是asp程序执行一次所得到的结果，而如果预先将asp程序缓冲，那么每个客户端所得到的结果就是缓冲区的结果，不是执行一次程序的结果。比如有1000个用户同时访问一个asp页面，如果这个asp程序没有缓冲，那么程序将被执行一千次，这样服务器的负荷就回加大，从而导致客户端打开页面速度变慢；如果这个asp程序被缓冲了，那么结果就不一样了，每个客户端直接从缓冲区获得数据，服务器将不会因为访问增加而增加程序执行次数，因此客户端打开页面的速度也就比上一种情况要快。这就是Buffer的好处。

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.

引 用http://www.wujianrong.com/archives/2007/09/linux_free.html"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 
0 
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. 
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linux 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.
两者都是RAM中的数据。简单来说，buffer(缓冲）是即将要被写入磁盘的，而cache(缓存)是被从磁盘中读出来的

缓冲（buffers）
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

是根据磁盘的读写设计的，把分散的写操作集中进行，减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道，从而提高系统性能。linux有一个守护进程定期清空缓冲内容（即写磁盘），也可以通过sync命令手动清空缓冲。举个例子吧：我这里有一个ext2的U盘，我往里面cp一个3M的 MP3，但U盘的灯没有跳动，过了一会儿（或者手动输入sync）U盘的灯就跳动起来了。卸载设备时会清空缓冲，所以有些时候卸载一个设备时要等上几秒钟。

缓存（cached）是把读取过的数据保存起来，重新读取时若命中（找到需要的数据）就不要去读硬盘了，若没有命中就读硬盘

其实这缓存内存(Cache Memory)在你需要使用内存的时候会自动释放，所以你不必担心没有 内存可用。
如果你希望手动去释放Cache Memory也是可以的

如何手工释放Cache Memory(缓存内存), 用下面的命令可以释放Cache Memory：
To free pagecache
     $sync; echo 1>/proc/sys/vm/drop_caches
To free dentries and inodes:  
     $sync; echo 2>/proc/sys/vm/drop_caches
To free pagecache, dentries and inodes:
     $sync; echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches
注意，释放前最好sync一下，防止丢失数据。

2. 解释 free 命令
free命令中的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

#这个命令行用来调查谁在加数据入page_cache
[root@my031045 ~]# stap -e 'probe vfs.add_to_page_cache {printf("dev=%d, devname=%s, ino=%d, index=%d, nrpages=%d/n", dev, devname, ino, index, nrpages )}'
...
dev=2, devname=N/A, ino=0, index=2975, nrpages=1777

　　$ free

total                used                 free                   shared               buffers             cached  
Mem： 255268               238332               16936                       0               85540               126384
-/+ buffers/cache：        26408                228860
Swap： 265000              0                    265000

　　Mem：表示物理内存统计

　　-/+ buffers/cached：表示物理内存的缓存统计
　　Swap：表示硬盘上交换分区的使用情况，这里我们不去关心。
　　系统的总物理内存：255268Kb（256M），但系统当前真正可用的内存b并不是第一行free 标记的 16936Kb，它仅代表未被分配的内存。
　　我们使用total1、used1、free1、used2、free2 等名称来代表上面统计数据的各值，1、2 分别代表第一行和第二行的数据。
　　total1：表示物理内存总量。
　　used1：表示总计分配给缓存（包含buffers 与cache ）使用的数量，但其中可能部分缓存并未实际使用。
　　free1：未被分配的内存。
　　shared1：共享内存，一般系统不会用到，这里也不讨论。
　　buffers1：系统分配但未被使用的buffers 数量。
　　cached1：系统分配但未被使用的cache 数量。buffer 与cache 的区别见后面。
　　used2：实际使用的buffers 与cache 总量，也是实际使用的内存总量。
　　free2：未被使用的buffers 与cache 和未被分配的内存之和，这就是系统当前实际可用内存。

　　可以整理出如下等式：
　　total1 = used1 + free1
    total1 = used2 + free2
    used1 = buffers1 + cached1 + used2
    free2 = buffers1 + cached1 + free1
可见，used2 是真正使用的， 比used1 小， used1 包含分配但未使用内存。
      free2 是真正可使用的。比free1 大，free1 未包含分配但未使用内存
实验：
读程序  看cache 会越来越大
写程序  看buffer 会越来越大

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