当前位置：首页 > 编程日记 > 正文

Linux系统中的Page cache和Buffer cache

编程日记 2025-01-17 15:20:00

Free命令显示内存

首先，我们来了解下内存的使用情况：

clip_image001

Mem：表示物理内存统计

total：表示物理内存总量(total = used + free)

used：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。

free：未被分配的内存。

shared：共享内存。

buffers：系统分配但未被使用的buffers 数量。

cached：系统分配但未被使用的cache 数量。

-/+ buffers/cache：表示物理内存的缓存统计

used2：也就是第一行中的used – buffers-cached 也是实际使用的内存总量。 //used2为第二行

free2= buffers1 + cached1 + free1 //free2为第二行、buffers1等为第一行

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。

Swap：表示硬盘上交换分区的使用情况。

在Free命令中显示的buffer和cache，它们都是占用内存：

buffer : 作为buffer cache的内存，是块设备的读写缓冲区，更靠近存储设备，或者直接就是disk的缓冲区。

cache: 作为page cache的内存, 文件系统的cache，是memory的缓冲区。

如果cache 的值很大，说明cache住的文件数很多。如果频繁访问到的文件都能被cache住，那么磁盘的读IO 必会非常小。

Page cache（页面缓存）

Page cache 也叫页缓冲或文件缓冲，是由好几个磁盘块构成，大小通常为4k，在64位系统上为8k，构成的几个磁盘块在物理磁盘上不一定连续，文件的组织单位为一页，也就是一个page cache大小，文件读取是由外存上不连续的几个磁盘块，到buffer cache，然后组成page cache，然后供给应用程序。

Page cache在linux读写文件时，它用于缓存文件的逻辑内容，从而加快对磁盘上映像和数据的访问。具体说是加速对文件内容的访问，buffer cache缓存文件的具体内容——物理磁盘上的磁盘块，这是加速对磁盘的访问。

Buffer cache（块缓存）

Buffer cache 也叫块缓冲，是对物理磁盘上的一个磁盘块进行的缓冲，其大小为通常为1k，磁盘块也是磁盘的组织单位。设立buffer cache的目的是为在程序多次访问同一磁盘块时，减少访问时间。系统将磁盘块首先读入buffer cache 如果cache空间不够时，会通过一定的策略将一些过时或多次未被访问的buffer cache清空。程序在下一次访问磁盘时首先查看是否在buffer cache找到所需块，命中可减少访问磁盘时间。不命中时需重新读入buffer cache。对buffer cache 的写分为两种，一是直接写，这是程序在写buffer cache后也写磁盘，要读时从buffer cache 上读，二是后台写，程序在写完buffer cache 后并不立即写磁盘，因为有可能程序在很短时间内又需要写文件，如果直接写，就需多次写磁盘了。这样效率很低，而是过一段时间后由后台写，减少了多次访磁盘的时间。

Buffer cache 是由物理内存分配，linux系统为提高内存使用率，会将空闲内存全分给buffer cache ，当其他程序需要更多内存时，系统会减少cahce大小。

Buffer page（缓冲页）

如果内核需要单独访问一个块，就会涉及到buffer page，并会检查对应的buffer head。

Swap space（交换空间）

Swap space 交换空间，是虚拟内存的表现形式。系统为了应付一些需要大量内存的应用，而将磁盘上的空间做内存使用，当物理内存不够用时，将其中一些暂时不需的数据交换到交换空间，也叫交换文件或页面文件中。做虚拟内存的好处是让进程以为好像可以访问整个系统物理内存。因为在一个进程访问数据时，其他进程的数据会被交换到交换空间中。

Swap cache（交换缓存）

swapcached，它表示交换缓存的大小。Page cache是磁盘数据在内存中的缓存，而swap cache则是交换分区在内存中的临时缓存。

Memory mapping（内存映射）

内核有两种类型的内存映射：共享型(shared)和私有型(private)。私有型是当进程为了只读文件，而不写文件时使用，这时，私有映射更加高效。但是，任何对私有映射页的写操作都会导致内核停止映射该文件中的页。所以，写操作既不会改变磁盘上的文件，对访问该文件的其它进程也是不可见的。

共享内存中的页通常都位于page cache，私有内存映射只要没有修改，也位于page cache。当进程试图修改一个私有映射内存页时，内核就把该页进行复制，并在页表中用复制的页替换原来的页。由于修改了页表，尽管原来的页仍然在 page cache，但是已经不再属于该内存映射。而新复制的页也不会插入page cache，而是添加到匿名页反向映射数据结构。

Page cache和Buffer cache的区别

磁盘的操作有逻辑级（文件系统）和物理级（磁盘块），这两种Cache就是分别缓存逻辑和物理级数据的。

假设我们通过文件系统操作文件，那么文件将被缓存到Page Cache，如果需要刷新文件的时候，Page Cache将交给Buffer Cache去完成，因为Buffer Cache就是缓存磁盘块的。

也就是说，直接去操作文件，那就是Page Cache区缓存，用dd等命令直接操作磁盘块，就是Buffer Cache缓存的东西。

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。

Buffer(Buffer Cache)以块形式缓冲了块设备的操作，定时或手动的同步到硬盘，它是为了缓冲写操作然后一次性将很多改动写入硬盘，避免频繁写硬盘，提高写入效率。

Cache(Page Cache)以页面形式缓存了文件系统的文件，给需要使用的程序读取，它是为了给读操作提供缓冲，避免频繁读硬盘，提高读取效率。

本文转自UltraSQL51CTO博客，原文链接： http://blog.51cto.com/ultrasql/1627647，如需转载请自行联系原作者

https://www.dkcj.cn/info/36700.html

Linux系统中的Page cache和Buffer cache

相关文章：

Java垃圾回收调优

高性能的MySQL（6）查询慢与重构查询

wamp找不到服务器,WampServer服务器多站点配置后打不开phpMyAdmin的解决办法

TSM简介（一）- 原理与特点

AI人工智能的未来？AI科技与AI教程？答案都在这里！

Linux命令：文本处理工具awk详解

ForefrontTMG关于单一的网络适配器限制

ajax的auto是true,一个AJAX自动完成功能的js封装源码[支持中文]

非计算机专业如何转行AI，找到算法offer？

Swing布局管理器介绍

圣诞节！教你用Python画棵圣诞树

给动态生成的按钮添加ajax,Ajax/Javascript动态创建按钮的问题

Android进阶笔记：Messenger源码详解

程序员春运抢票的正确姿势！

centos 6.8 编译安装git 2.11.0

小黑盒不显示服务器,steam上买的游戏小黑盒不显示 | 手游网游页游攻略大全

基于架构的上网行为管理产品界面对比

AI in 美团：吃喝玩乐背后的黑科技

手机贷服务器维护升级,手机贷服务器升级

Windows Server 2008 R2 Beta VHD镜像文件发布

linux下的usb抓包方法【转】

中小学AI教育靠谱吗？50％教师教学经验不足1年

你，保持童心；我，帮你保持童颜

java程序通过命令行运行之Path和ClassPath的注意点

美通信与动力公司向WIN-T军事通信计划提供支持

看动画轻松理解“递归”与“动态规划”

毕业季：理想很丰满，现实也可以很丰满！

php扩展模块安装-lamp

一文搞懂K近邻算法(KNN)，附带多个实现案例

致那些还在创业之路上孤独前行的青年大学生们！