做性能測試的必備知識系列，可以看下面鏈接的文章哦
https://www.cnblogs.com/poloyy/category/1806772.html
緩存
- 從 free 命令可以看到，緩存其實就是 Buffer 和 Cache 兩部分的總和
- 字面意思，Buffer 是緩存區，Cache 是緩存，兩者都是數據在內存中的臨時存儲
Buffer 和 Cache 的區別
man free
執行上面的命令，可以從幫助手冊中看到 buffer 和 cache 說明
- Buffers：內核緩沖區用到的內存，對應的是 /proc/meminfo 中的 Buffers 值
- Cache：內核頁緩存和 Slab 用到的內存，對應的是 /proc/meminfo 中的 Cached 與 SReclaimable 之和
注意事項
- 同一個指標的具體含義，就可能因為內核版本、性能工具版本的不同而有挺大差別
- 所以百度 Buffer 和 Cache 什么意思可能並不適用於你當前的環境
- 所以可以通過下面說的 proc 文件系統來確認它們的含義
proc 文件系統
再次回顧 proc
- /proc 是 Linux 內核提供的一種特殊文件系統，是用戶跟內核交互的接口
- 比方說，用戶可以從 /proc 中查詢內核的運行狀態和配置選項， 查詢進程的運行狀態、統計數據等，也可以通過 /proc 來修改內核的配置
- proc 文件系統同時也是很多性能工具的最終數據來源
了解 Buffer 和 Cache
查看幫助文檔，找到它們
man proc
Buffers
- 對原始磁盤塊的臨時存儲，也就是用來緩存磁盤的數據，通常不會特別大 （20MB 左右）
- 內核就可以把分散的寫集中起來，統一優化磁盤的寫入，比如，可以把多次小的寫合並成單次大的寫等等
Cached
- 從磁盤讀取文件的頁緩存，也就是用來緩存從文件讀取的數據
- 這樣，下次訪問這些文件數據時，就可以直接從內存中快速獲取，而不需要再次訪問緩慢的磁盤。
SReclaimable
- 是 Slab 的一部分
- Slab 包括兩部分，其中的可回收部分，用 SReclaimable 記錄；而不可回收部分，用 SUnreclaim 記錄
靈魂拷問
- Buffers 能不能緩存磁盤中讀的數據？
- Cached 能不能緩存磁盤中寫的數據？
為了驗證上面的問題，會通過案例來展開描述
Buffer 和 Cache 在不同場景下的使用情況
系統配置
- 操作系統：Ubuntu 18.04
- 機器配置：2 CPU，8GB 內存
- 預先安裝 sysstat 包 apt install sysstat
- 打開兩個終端連接到 Ubuntu 系統上
前期准備
為了減少緩存的影響，在第一個終端中，運行下面的命令來清理文件頁、目錄項、Inodes 等各種緩存
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
場景一：磁盤和文件寫案例
文件寫場景
第一個終端運行 vmstat
vmstat 1
結果分析
- 輸出界面里， 內存部分的 buff 和 cache ，以及 io 部分的 bi 和 bo 就是要關注的重點
- buff 和 cache 就是我們前面看到的 Buffers 和 Cache，單位是 KB
- bi 和 bo 則分別表示塊設備讀取和寫入的大小，單位為塊 / 秒，因為 Linux 中塊的大小是 1KB，所以這個單位也就等價於 KB/s
- 正常情況下，空閑系統中，你應該看到的是，這幾個值在多次結果中一直保持不變
第二個終端運行 dd
# 讀取隨機設備，生成一個 500MB 大小的文件 dd if=/dev/urandom of=/tmp/file bs=1M count=500
觀察第一個終端的 vmstat 運行情況
結果分析
- 從 dd 命令開始運行時，cache 不斷增加，而 buff 基本不變（看藍色向下箭頭）
- 在 cache 剛開始增長時，塊設備 I/O 很少，bi、bo 都是 0KB，而在之后才出現大量的塊設備寫，bo 變成了 98384
- 當 dd 命令結束后，cache 不再持續性增長，但塊設備寫還會持續一段時間，並且多次 I/O 寫的結果加起來（bo 藍色框），就是 dd 要寫的 500M 的數據
磁盤寫場景
前提條件
- 需要你的系統配置多塊磁盤，並且磁盤分區 /dev/sdb1 還要處於未使用狀態
- 如果你只有一塊磁盤，千萬不要嘗試，否則將會對你的磁盤分區造成損壞
第二個終端運行 dd
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches # 然后運行 dd 命令向磁盤分區 /dev/sdb1 寫入 2G 數據 dd if=/dev/urandom of=/dev/sdb1 bs=1M count=2048
第一個終端運行 vmstat，觀察內存和 I/O 的變化情況
結果分析
- buff 和 cache 都在增長，但 buff 增長速度快很多
- 說明寫磁盤用到了大量的 Buffer
總結
- 寫文件時會用到 Cache 緩存數據，而寫磁盤則會用到 Buffer 來緩存數據
- 所以，雖然文檔上只提到，Cache 是文件讀的緩存，但實際上，Cache 也會緩存寫文件時的數據
場景二：磁盤和文件讀案例
文件讀場景
第二個終端運行 dd 讀取文件
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches # 然后運行 dd 命令讀取文件數據 dd if=/dev/sda1 of=/dev/null bs=1M count=1024
第一個終端運行 vmstat 觀察內存和 I/O 變化情況
結果分析
- 讀取文件時（也就是 bi 大於 0 時），Buffer 保持不變，而 Cache 則在不停增長
- 這跟查到的定義【Cache 是對文件讀的頁緩存】是一致的
磁盤讀場景
第二個終端運行 dd 讀取磁盤
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches # 運行 dd 命令讀取文件 dd if=/dev/sda1 of=/dev/null bs=1M count=1024
第一個終端運行 vmstat 觀察內存和 I/O 變化情況
結果分析
- 讀磁盤時（也就是 bi 大於 0 時），Buffer 和 Cache 都在增長，但顯然 Buffer 的增長快很多
- 這說明讀磁盤時，數據緩存到了 Buffer 中
總結 Buffer 和 Cache 的說明
- Buffer 既可以用作將要寫入磁盤數據的緩存，也可以用作從磁盤讀取數據的緩存
- Cache 既可以用作從文件讀取數據的頁緩存，也可以用作寫文件的頁緩存
- 總結：Buffer 是對磁盤數據的緩存，而 Cache 是文件數據的緩存，它們既會用在讀請求中，也會用在寫請求
從讀寫角度總結 Buffer 和 Cache 緩存磁盤和文件系統的讀寫數據
- 從寫的角度來說，不僅可以優化磁盤和文件的寫入，對應用程序也有好處，應用程序可以在數據真正落盤前，就返回去做其他工作
- 從讀的角度來說，既可以加速讀取那些需要頻繁訪問的數據，也降低了頻繁 I/O 對磁盤的壓力