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對於一個即將踏上“系統運維”或者更加高大尚的工作“系統調優”，如果這不跟這兩哥們搞好關系了，坑的不只有內存，更坑的是你拿着調優的錢卻干着隨時被調的活。因為作為一個系統運維人員來說監控和優化IO性能這是最有可能你生存下來的技能，為啥呢？因為你不僅給老板省了錢，還提高了機器的工作效率。。雖然錢都進了老板兜里，但你漸漸地植入了他深深地腦海里，總有一天你比錢重要！好了閑話少扯，接下來說說這兩個哥們到底是什么？
之前我自己也對到底buffer和cache是什么，有什么不同，什么時候用buffer，什么時候用cache存在疑惑，不能說不知道，只是別人問起來說起來，我知道，但是講講他們的區別，還真是說不出來。無奈查了好多資料，要么太底層要么含糊不清，學術再權威再有見地，讓讀者理解不了也白搭，這就跟一個牛逼的程序，你再怎么運行在內核空間，但如果你不提供一個用戶空間的接口，用的人不能通過一種調用接口認識你，那說明你確實牛，牛到使用的人不知道你是什么。服務的最終是面向用戶的，你天天說些機器語言，你真的快樂嗎？所以我談談我自己對buffer和cache的理解 ，希望能幫到一部分人，當然有不恰當的地方還請各位老師給予指出。你的指出就是對我最好的評價，謝謝！
從字面上和語義來看，buffer名為緩沖，cache名為緩存。我們知道各種硬件存在制作工藝上的差別，所以當兩種硬件需要交互的時候，肯定會存在速度上的差異，而且只有交互雙方都完成才可以各自處理別的其他事務。假如現在有兩個需要交互的設備A和B，A設備用來交互的接口速率為1000M/s，B設備用來交互的接口速率為500M/s，那他們彼此訪問的時候都會出現以下兩種情況：（以A來說）
一.A從B取一個1000M的文件結果需要2s，本來需要1s就可以完成的工作，卻還需要額外等待1s,B設備把剩余的500M找出來，這等待B取出剩下500M的空閑時間內(1s)其他的事務還干不了
二.A給B一個1000M的文件結果也需要2s，本來需要也就1s就可以完成的工作，卻由於B，1s內只能拿500M，剩下的500M還得等下一個1sB來取，這等待下1s的時間還做不了其他事務。
那有什么方法既可以讓A在‘取’或‘給’B的時候既能完成目標任務又不浪費那1s空閑等待時間去處理其他事務呢？我們知道產生這種結果主要是因為B跟不上A的節奏，但即使這樣A也得必須等B處理完本次事務才能干其他活（單核cpu來說），除非你有三頭六臂。那有小伙伴可能會問了，能不能在A和B之間加一層區域比如說ab，讓ab既能跟上A的頻率也會照顧B的感受，沒錯我們確實可以這樣設計來磨合接口速率上的差異，你可以這樣想象，在區域ab提供了兩個交互接口一個是a接口另一個是b接口，a接口的速率接近A，b接口的速率最少等於B，然后我們把ab的a和A相連，ab的b和B相連，ab就像一座橋把A和B鏈接起來，並告知A和B通過他都能轉發給對方，文件可以暫時存儲，最終拓撲大概如下：
現在我們再來看上述兩種情況：
對於第一種情況A要B：當A從B取一個1000M的文件，他把需求告訴了ab，接下來ab通過b和B進行文件傳送，由於B本身的速率，傳送第一次ab並沒有什么卵用，對A來說不僅浪費了時間還浪費了感情，ab這家伙很快感受到了A的不滿，所以在第二次傳送的時候，ab背着B偷偷緩存了一個一模一樣的文件，而且只要從B取東西，ab都會緩存一個拷貝下來放在自己的大本營，如果下次A或者其他C來取B的東西，ab直接就給A或C一個貨真價實的贗品，然后把它通過a接口給了A或C，由於a的速率相對接近A的接口速率，所以A覺得不錯為他省了時間，最終和ab的a成了好基友，說白了此時的ab提供的就是一種緩存能力，即cache，絕對的走私！因為C取的是A執行的結果。所以在這種工作模式下，怎么取得的東西是最新的也是我們需要考慮的，一般就是清cache。例如cpu讀取內存數據，硬盤一般都提供一個內存作為緩存來增加系統的讀取性能
對於第二種情況A給B：當A發給B一個1000M的文件，因為A知道通過ab的a接口就可以轉交給B，而且通過a接口要比通過B接口傳送文件需要等待的時間更短，所以1000M通過a接口給了ab ，站在A視圖上他認為已經把1000M的文件給了B，但對於ab並不立即交給B，而是先緩存下來，除非B執行sync命令，即使B馬上要，但由於b的接口速率最少大於B接口速率，所以也不會存在漏洞時間，但最終的結果是A節約了時間就可以干其他的事務，說白了就是推卸責任，哈哈而ab此時提供的就是一種緩沖的能力，即buffer，它存在的目的適用於當速度快的往速度慢的輸出東西。例如內存的數據要寫到磁盤，cpu寄存器里的數據寫到內存。
看了上面這個例子，那我們現在看一下在計算機領域，在處理磁盤IO讀寫的時候，cpu，memory，disk基於這種模型給出的一個實例。我們先來一幅圖：（我從別家當來的，我覺得，看N篇文檔 不如瞄此一圖）
page cache：文件系統層級的緩存，從磁盤里讀取的內容是存儲到這里，這樣程序讀取磁盤內容就會非常快，比如使用grep和find等命令查找內容和文件時，第一次會慢很多，再次執行就快好多倍，幾乎是瞬間。但如上所說，如果對文件的更新不關心，就沒必要清cache，否則如果要實施同步，必須要把內存空間中的cache clean下
buffer cache：磁盤等塊設備的緩沖，內存的這一部分是要寫入到磁盤里的。這種情況需要注意，位於內存buffer中的數據不是即時寫入磁盤，而是系統空閑或者buffer達到一定大小統一寫到磁盤中，所以斷電易失，為了防止數據丟失所以我們最好正常關機或者多執行幾次sync命令，讓位於buffer上的數據立刻寫到磁盤里。
接下來說一下Linux上怎么查看buffer/cache,怎么flush...cache ？
[root@localhost ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 727 359 367 0 36 171
-/+ buffers/cache: 152 575
Swap: 2047 0 2047
第一部分Mem行：
total：內存總數
used：已經使用的內存數
free：空閑的內存數
shared：可用的共享內存
buffers：內存緩沖數
cached：內存緩存數
第二部分:(-/+ buffers/cache)
used:除去被用作buffers和cache內存后已用的內存
free：用作buffers和cache的內存加上Mem部分空閑的內存數
第三部分:（Swap）
用一部分磁盤當做內存用的“內存”
現在我們來做一下數據統計
total=Mem_used+Mem_free
Mem_used=Mem_buffers+Mem_cached+(-/+ buffers/cache)_used
Mem_free=(-/+ buffers/cache)_free-Mem_buffers-Mem_cached
通過以上等式，我們可以知道：
1.buffers和cache也是RAM划分出來的一部分地址空間
2.buffers和cache的地址空間也可作為空閑內存的組成部分，這意味着我們可以通過向內核傳參釋放一部分內存給其他進程
3.由於buffers/cache 是一種動態的內存地址空間，所以已用空間和空余空間有絕對使用，絕對空余空間，算上buffers/cache的相對已用空間和相對空余空間四個概念。
如何釋放緩存嗎？我們知道Linux的一個重要思想是一切皆文件，比如各種輸入輸出設備：鍵盤，鼠標，網卡，顯示器，打印機，U盤，console口，在linux的國度里都可為其創建一個文件作為訪問設備的入口，而內核的各種參數也被映射成了文件，不過內核參數這種文件比較特殊，在linux上有兩個偽文件系統：/proc,/sys。
/proc:內核狀態和統計信息的輸出接口：同時還提供一個配置接口，/proc/sys/ 一些文件可接受用戶指定一個新的value來實現對內核某功能或特性的配置：切記不能用文本編輯器去打開，我們可以通過以下三種方式可以去修改：
1).sysctl [options] [var=[value]]
var格式 x.x.x... 命令默認的根目錄是 /proc/sys
sysctl -a ：查看所有根目錄下的內核參數（可以送給grep來檢索需要的內核參數）
sysctl var: 查看指定內核參數的值（如果你很熟悉這個目錄你可以直接指所要改的內核選項）
sysctl -w var=value：設定內核參數var等於value的值
2).cat /proc/sys/Path/var_file
echo "value" > /proc/sys/Path/var_file (通過重定向）
注意！以上兩種方式的設定僅即時生效，內核重新加載就會失效，如果想讓永久生效需要修改其配置文件
[root@localhost ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 727 177 549 0 0 27
-/+ buffers/cache: 150 577
Swap: 2047 0 2047
我們看到命令執行后buffers為0，cached也只有27M。
總結：
1.buffer和cache都是為了解決互訪的兩種設備存在速率差異，使磁盤的IO的讀寫性能或cpu更加高效，減少進程間通信等待的時間
2.buffer：緩沖區-用於存儲速度不同步的設備或優先級不同的設備之間傳輸數據，通過buffer可以減少進程間通信需要等待的時間，當存儲速度快的設備與存儲速度慢的設備進行通信時，存儲快的設備先把數據緩存到buffer上，等到系統統一把buffer上的數據寫到速度慢的設備上。常見的有把內存的數據往磁盤進行寫操作，這時你可以查看一下buffers
3.cache：緩存區-用於對讀取速度比較嚴格，卻因為設備間因為存儲設備存在速度差異，而不能立刻獲取數據，這時cache就會為了加速緩存一部分數據。常見的是CPU和內存之間的數據通信，因為CPU的速度遠遠高於主內存的速度，CPU從內存中讀取數據需等待很長的時間，而Cache保存着CPU剛用過的數據或循環使用的部分數據，這時Cache中讀取數據會更快，減少了CPU等待的時間，提高了系統的性能。
問題：
1.buffers和cache是必須的嗎？
2. 怎么清除buffers和cache？
3. 當buffers值一段時間增長很快說明什么？cache一段時間增長很快說明什么？