Buffer 和 Cache 的定義：

• Buffer：是原始磁盤塊的臨時存儲，即將緩存數(shù)據(jù)寫入磁盤。它通常不會很大（大約 ?20MB）。這樣，內(nèi)核就可以將分散的寫入集中起來，從而對磁盤寫入進行統(tǒng)一優(yōu)化。例如，多個小的寫入可以合并為一個大的寫入等。

• Cache：是用于從磁盤讀取文件的頁面緩存，用于緩存從文件中讀取的數(shù)據(jù)。這樣，下次訪問這些文件數(shù)據(jù)時，可以直接從內(nèi)存中快速取回，而無需再次訪問緩慢的磁盤。

但是讓我問你，由于 Buffer 只是將寫入磁盤的數(shù)據(jù)的緩存。反過來，它還會緩存從磁盤讀取的數(shù)據(jù)嗎？或者 Cache 是從文件中讀取數(shù)據(jù)的緩存，那么它是否也為寫入文件緩存數(shù)據(jù)呢？

如果你能回答以上兩個問題，你可以跳過這篇文章，我想你已經(jīng)對 Buffer 和 Cache 有了很好的理解。但如果你不能，請留下來看看我的進一步解釋。

free 命令

要檢查系統(tǒng)內(nèi)存使用情況，您想到的第一個命令可能是 free ，例如：

$?free?-h
??????????????total????????used????????free??????shared??buff/cache???available
Mem:???????????1.9G????????1.0G????????394M????????2.6M????????491M????????728M
Swap:????????????0B??????????0B??????????0B

很明顯，該輸出包括了物理內(nèi)存 Mem 和 Swap 的具體使用情況（如總內(nèi)存、已用內(nèi)存、緩存、可用內(nèi)存等）。緩存是 Buffer 和 Cache 兩部分的總和。

讓我們看一下 free 的手冊頁中的 ?Buffer 和 Cache 定義：

buffers
??????????????Memory?used?by?kernel?buffers?(Buffers?in?/proc/meminfo)
cache?????????Memory?used?by?the?page?cache?and?slabs?(Cached?and?SReclaimable?in?/proc/meminfo)
buff/cache
??????????????Sum?of?buffers?and?cache

我們可以看到 free 命令的源數(shù)據(jù)實際上存儲在 proc/meminfo 文件中。正如我前面提到的，/proc 是 Linux 內(nèi)核提供的一個特殊的文件系統(tǒng)，它就像一個用戶與內(nèi)核交互的接口。

/proc 文件系統(tǒng)也是許多性能工具的最終數(shù)據(jù)源。在 man proc 中，Buffers 和 Cached 的定義如下：

Buffers?%lu
????Relatively?temporary?storage?for?raw?disk?blocks?that?shouldn't?get?tremendously?large?(20MB?or?so).
Cached?%lu
???In-memory?cache?for?files?read?from?the?disk?(the?page?cache).??Doesn't?include?SwapCached.
...
SReclaimable?%lu?(since?Linux?2.6.19)
????Part?of?Slab,?that?might?be?reclaimed,?such?as?caches.
????
SUnreclaim?%lu?(since?Linux?2.6.19)
????Part?of?Slab,?that?cannot?be?reclaimed?on?memory?pressure.

至此，您可能認為您已經(jīng)找到了我的問題的答案，“Buffer”只是用于將數(shù)據(jù)寫入磁盤的緩存，“Cache”只是用于從文件中讀取數(shù)據(jù)的緩存。但事實上，“Buffer”也可以用于讀取，“Cache”也可以用于寫入。

實驗

我們將在這里做兩個實驗，寫緩存和讀緩存。

寫入 Cache

讓我們登錄到我們的 Linux 主機并準備好兩個終端。在終端 1，讓我們先清理緩存：

這里 /proc/sys/vm/drop_caches 是一個通過 proc 文件系統(tǒng)修改內(nèi)核行為的例子。寫入 3 意味著清理各種緩存，例如文件頁、目錄條目和 Inode。

仍然在終端 1，讓我們開啟 vmstat 2 命令：

• buff 和 cache 就是我們前面看到的 Buffer 和 Cache，單位是 KB。
• bi 和 bo 分別表示塊設(shè)備讀取和寫入的大小，以塊/s 為單位。由于 Linux 中的塊大小為 1KB，因此這個單位相當于 KB/s。

接下來，轉(zhuǎn)移到終端 2 并運行以下命令：

現(xiàn)在切換回終端 1，并觀察 buff 和 cache 的變化：

通過觀察 vmstat 的輸出，我們發(fā)現(xiàn)運行 dd 命令時，Cache 一直在增長，而 Buffer 基本沒有變化。

讀取 Buffer

現(xiàn)在，讓我們做第二個實驗。再次清除終端 1中的緩存：

同樣在終端 1 中，再次啟動 vmstat 2 命令：

您可以看到此時 buff 為 0?，F(xiàn)在在終端 2 中，運行以下命令：

然后，回到終端 1 觀察：

觀察 vmstat 的輸出，你會發(fā)現(xiàn)在讀盤的時候（也就是 bi > 0 的時候），Buffer 和 Cache 都在增長，但是顯然 Buffer 的增長要快很多。這意味著當從磁盤讀取時，數(shù)據(jù)被緩存在 Buffer 中。

現(xiàn)在我們幾乎可以得出結(jié)論：

讀取文件時數(shù)據(jù)會緩存在 Cache 中，讀取磁盤時數(shù)據(jù)會緩存在 Buffer 中。

結(jié)論

在這里您應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)，雖然本文對 Buffer 和 Cache 進行了描述，但仍然無法涵蓋所有細節(jié)。我們?nèi)缃駥W到了以下兩點：

• Buffer：既可以用作“要寫入磁盤的數(shù)據(jù)緩存”，也可以用作“讀取磁盤讀的數(shù)據(jù)緩存”。
• Cache：既可以用作“從讀取文件的頁面緩存”，也可以用作“寫入文件的頁面緩存”。