Buffer 和 Cache 的定義：

• Buffer：是原始磁盤塊的臨時(shí)存儲(chǔ)，即將緩存數(shù)據(jù)寫入磁盤。它通常不會(huì)很大（大約  20MB）。這樣，內(nèi)核就可以將分散的寫入集中起來(lái)，從而對(duì)磁盤寫入進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化。例如，多個(gè)小的寫入可以合并為一個(gè)大的寫入等。
• Cache：是用于從磁盤讀取文件的頁(yè)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(shí)，可以直接從內(nèi)存中快速取回，而無(wú)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(lái)，它還會(huì)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(gè)問題，你可以跳過這篇文章，我想你已經(jīng)對(duì) Buffer 和 Cache 有了很好的理解。但如果你不能，請(qǐng)留下來(lái)看看我的進(jìn)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(gè)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(cè)頁(yè)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(shí)際上存儲(chǔ)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(gè)特殊的文件系統(tǒng)，它就像一個(gè)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(rèn)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(shí)上，“Buffer”也可以用于讀取，“Cache”也可以用于寫入。

實(shí)驗(yàn)

我們將在這里做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，寫緩存和讀緩存。

寫入 Cache

讓我們登錄到我們的 Linux 主機(jī)并準(zhǔn)備好兩個(gè)終端。在終端 1，讓我們先清理緩存：

這里 /proc/sys/vm/drop_caches 是一個(gè)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(yè)、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(gè)單位相當(dāng)于 KB/s。

接下來(lái)，轉(zhuǎn)移到終端 2 并運(yùn)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(yùn)行 dd 命令時(shí)，Cache 一直在增長(zhǎng)，而 Buffer 基本沒有變化。

讀取 Buffer

現(xiàn)在，讓我們做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)。再次清除終端 1中的緩存：

同樣在終端 1 中，再次啟動(dòng) vmstat 2 命令：

您可以看到此時(shí) buff 為 0。現(xiàn)在在終端 2 中，運(yùn)行以下命令：

然后，回到終端 1 觀察：

觀察 vmstat 的輸出，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在讀盤的時(shí)候（也就是 bi > 0 的時(shí)候），Buffer 和 Cache 都在增長(zhǎng)，但是顯然 Buffer 的增長(zhǎng)要快很多。這意味著當(dāng)從磁盤讀取時(shí)，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(shí)數(shù)據(jù)會(huì)緩存在 Cache 中，讀取磁盤時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)緩存在 Buffer 中。

結(jié)論

在這里您應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然本文對(duì) Buffer 和 Cache 進(jìn)行了描述，但仍然無(wú)法涵蓋所有細(xì)節(jié)。我們?nèi)缃駥W(xué)到了以下兩點(diǎn)：

• 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(yè)面緩存”，也可以用作“寫入文件的頁(yè)面緩存”。