Page cache和buffer cache的区别与联系
Page cache和buffer cache一直以来是两个比较容易混淆的概念，在网上也有很多人在争辩和猜想这两个cache到底有什么区别，讨论到最后也一直没有一个统一和正确的结论，在我工作的这一段时间，page cache和buffer cache的概念曾经困扰过我，但是仔细分析一下，这两个概念实际上非常的清晰。如果能够了解到这两个cache的本质，那么我们在分析io问题的时候可能会更加得心应手。Page cache实际上是针对文件系统的，是文件的缓存，在文件层面上的数据会缓存到page cache。文件的逻辑层需要映射到实际的物理磁盘，这种映射关系由文件系统来完成。当page cache的数据需要刷新时，page cache中的数据交给buffer cache，但是这种处理在2.6版本的内核之后就变的很简单了，没有真正意义上的cache操作。
Buffer cache是针对磁盘块的缓存，也就是在没有文件系统的情况下，直接对磁盘进行操作的数据会缓存到buffer cache中，例如，文件系统的元数据都会缓存到buffer cache中。
简单说来，page cache用来缓存文件数据，buffer cache用来缓存磁盘数据。在有文件系统的情况下，对文件操作，那么数据会缓存到page cache，如果直接采用dd等工具对磁盘进行读写，那么数据会缓存到buffer cache。
补充一点，在文件系统层每个设备都会分配一个def_blk_ops的文件操作方法，这是设备的操作方法，在每个设备的inode下面会存在一个 radix tree，这个radix tree下面将会放置缓存数据的page页。这个page的数量将会在top程序的buffer一栏中显示。如果设备做了文件系统，那么会生成一个 inode，这个inode会分配ext3_ops之类的操作方法，这些方法是文件系统的方法，在这个inode下面同样存在一个radix tree，这里会缓存文件的page页，缓存页的数量在top程序的cache一栏进行统计。从上面的分析可以看出，2.6内核中的buffer cache和page cache在处理上是保持一致的，但是存在概念上的差别，page cache针对文件的cache，buffer是针对磁盘块数据的cache，仅此而已。
现在不都是只有page cache了吗？ buffer pages其实也是page cache里面的页。只是多了一层抽象，通过buffer_head来进行一些访问管理
对,从Linux算法实现的角度，page cache和buffer cache目前是一样的，但是从功能抽象和具体应用来讲，这两者还是存在区别的，这一点可以从top工具的统计信息中看得出来，关注一下buffer和cache这两个统计量。
增加一些资料：
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.
在终端中敲入：free
显示： totalused freesharedbufferscached
Mem: 255268238332 16936 0 85540 126384
-/+ buffers/cache:26408228860
系统的总物理内存：255268Kb（256M），但系统当前真正可用的内存并不是第一行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
原文地址 http://blog.ednchina.com/tiloog/230815/message.aspx
Linux清空内存和磁盘缓存 收藏
细心的朋友会注意到,当你在linux下频繁存取文件后,物理内存会很快被用光,当程序结束后,内存不会被正常释放,而是一直作为caching.这个问题,貌似有不少人在问,不过都没有看到有什么很好解决的办法.那么我来谈谈这个问题.
先来说说free命令
# 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.
# cp -r /etc ~/test/
# 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>?
# 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:
# cat /proc/sys/vm/drop_caches
0
首先,/proc/sys/vm/drop_caches的值,默认为0
# 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)
# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# cat /proc/sys/vm/drop_caches
3
将/proc/sys/vm/drop_caches值设为3
# 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.
有关/proc/sys/vm/drop_caches的用法在下面进行了说明
/proc/sys/vm/drop_caches (since Linux 2.6.16)
Writingtothisfilecauses the kernel to drop clean caches,
dentries and inodes from memory, causing that memorytobecome
free.
Tofreepagecache,useecho 1 > /proc/sys/vm/drop_caches; to
free dentries and inodes, use echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches;
to free pagecache, dentriesandinodes,useecho3>
/proc/sys/vm/drop_caches.
Because this is a non-destructive operationanddirtyobjects
are not freeable, the user should run sync(8) first.
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测试程序性能的时候，之前的时候需要不停的重启机器来进行测试，比较麻烦，想有什么办法可以清空磁盘缓存呢？
If you're on OS X, the 'purge' command (part of the CHUD developer tools) will cause the disk caches to be purged. On Linux, with a 2.6.16 kernel or newer, 'echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches' will achieve the same effect. Another trick on Linux is to use a separate filesystem for the benchmark--if you perform a umount/mount cycle
after each run the kernel will drop any cached data that came from that filesystem.
两种方法：
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
umount /dev/sdx
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