Linux buffer和cache區別

buffer和cache區別，我們一開始，先從Free命令說起。

　　Free

　　free 命令相對於top 提供了更簡潔的查看系統記憶體使用量情況：

　　$ free

　　                 total                     used                 free                   shared               buffers             cached  

Mem：      255268                238332                 16936                       0                    85540         126384

-/+ buffers/cache： 26408 228860Swap： 265000 0 265000

　　Mem：表示實體記憶體統計

　　-/+ buffers/cached：表示實體記憶體的緩衝統計

　　Swap：表示硬碟上交換分區的使用方式，這裡我們不去關心。

　　系統的總實體記憶體：255268Kb（256M），但系統當前真正可用的記憶體b並不是第一行free 標記的 16936Kb，它僅代表未被分配的記憶體。

　　我們使用total1、used1、free1、used2、free2 等名稱來代表上面統計資料的各值，1、2 分別代表第一行和第二行的資料。

　　total1：表示實體記憶體總量。

　　used1：表示總計分配給緩衝（包含buffers 與cache ）使用的數量，但其中可能部分緩衝並未實際使用。

　　free1：未被分配的記憶體。

　　shared1：共用記憶體，一般系統不會用到，這裡也不討論。

　　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，也是實際使用的記憶體總量。

　　free2：未被使用的buffers 與cache 和未被分配的記憶體之和，這就是系統當前實際可用記憶體。

　　可以整理出如下等式：

　　total1 = used1 + free1total1 = used2 + free2used1 = buffers1 + cached1 + used2free2 = buffers1 + cached1 + free1

        buffer cache，又稱bcache，其中文名稱為緩衝器高速緩衝儲存空間，簡稱緩衝器高緩。另外，buffer cache按照其工作原理，又被稱為塊高緩。

在linux讀寫檔案時，它用於緩衝物理磁碟上的磁碟塊，從而加快對磁碟上資料的訪問。

buffer cache的內容對應磁碟上一個塊（block），塊通常為1K，都是連續的。

在linux下，為了更有效使用實體記憶體，作業系統自動使用所有空閑記憶體作為Buffer Cache使用。當程式需要更多記憶體時，作業系統會自動減小Cache的大小

　　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

　　對於共用記憶體（Shared memory），主要用於在UNIX 環境下不同進程之間共用資料，是處理序間通訊的一種方法，一般的應用程式不會申請使用共用記憶體，筆者也沒有去驗證共用記憶體對上面等式的影響。如果你有興趣，請參考：What is Shared Memory？

　　cache 和 buffer的區別：

　　Cache：快取，是位於CPU與主記憶體間的一種容量較小但速度很高的儲存空間。由於CPU的速度遠高於主記憶體，CPU直接從記憶體中存取資料要等待一定時間周期，Cache中儲存著CPU剛用過或迴圈使用的一部分資料，當CPU再次使用該部分資料時可從Cache中直接調用，這樣就減少了CPU的等待時間，提高了系統的效率。Cache又分為一級Cache（L1 Cache）和二級Cache（L2 Cache），L1 Cache整合在CPU內部，L2 Cache早期一般是焊在主板上，現在也都整合在CPU內部，常見的容量有256KB或512KB
L2 Cache.

　　Buffer：緩衝區，一個用於儲存速度不同步的裝置或優先順序不同的裝置之間傳輸資料的地區。通過緩衝區，可以使進程之間的相互等待變少，從而使從速度慢的裝置讀入資料時，速度快的裝置的操作進程不發生間斷。

　　Free中的buffer和cache：（它們都是佔用記憶體）：

　　buffer ：作為buffer cache的記憶體，是塊裝置的讀寫緩衝區

　　cache：作為page cache的記憶體， 檔案系統的cache

　　如果 cache 的值很大，說明cache住的檔案數很多。如果頻繁訪問到的檔案都能被cache住，那麼磁碟的讀IO 必會非常小。