Linux操作系統(tǒng)中內(nèi)存buffer和cache的區(qū)別

我們一開始,先從Free命令說起。

Free

free 命令相對(duì)于top 提供了更簡(jiǎn)潔的查看系統(tǒng)內(nèi)存使用情況:

$ free

total used free shared buffers cachedMem: 255268 238332 16936 0 85540 126384-/+ buffers/cache: 26408 228860Swap: 265000 0 265000

Mem:表示物理內(nèi)存統(tǒng)計(jì)
-/+ buffers/cached:表示物理內(nèi)存的緩存統(tǒng)計(jì)
Swap:表示硬盤上交換分區(qū)的使用情況,這里我們不去關(guān)心。

系統(tǒng)的總物理內(nèi)存:255268Kb(256M),但系統(tǒng)當(dāng)前真正可用的內(nèi)存b并不是第一行free 標(biāo)記的 16936Kb,它僅代表未被分配的內(nèi)存。

我們使用total1、used1、free1、used2、free2 等名稱來代表上面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的各值,1、2 分別代表第一行和第二行的數(shù)據(jù)。

total1:表示物理內(nèi)存總量。

used1:表示總計(jì)分配給緩存(包含buffers 與cache )使用的數(shù)量,但其中可能部分緩存并未實(shí)際使用。

free1:未被分配的內(nèi)存。

shared1:共享內(nèi)存,一般系統(tǒng)不會(huì)用到,這里也不討論。

buffers1:系統(tǒng)分配但未被使用的buffers 數(shù)量。

cached1:系統(tǒng)分配但未被使用的cache 數(shù)量。buffer 與cache 的區(qū)別見后面。

used2:實(shí)際使用的buffers 與cache 總量,也是實(shí)際使用的內(nèi)存總量。

free2:未被使用的buffers 與cache 和未被分配的內(nèi)存之和,這就是系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際可用內(nèi)存。

可以整理出如下等式:
total1 = used1 + free1total1 = used2 + free2used1 = buffers1 + cached1 + used2free2 = buffers1 + cached1 + free1

buffer 與cache 的區(qū)別
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.

更詳細(xì)的解釋參考:Difference Between Buffer and Cache

對(duì)于共享內(nèi)存(Shared memory),主要用于在UNIX 環(huán)境下不同進(jìn)程之間共享數(shù)據(jù),是進(jìn)程間通信的一種方法,一般的應(yīng)用程序不會(huì)申請(qǐng)使用共享內(nèi)存,筆者也沒有去驗(yàn)證共享內(nèi)存對(duì)上面等式的影響。如果你有興趣,請(qǐng)參考:What is Shared Memory?

cache 和 buffer的區(qū)別:

Cache:高速緩存,是位于CPU與主內(nèi)存間的一種容量較小但速度很高的存儲(chǔ)器。由于CPU的速度遠(yuǎn)高于主內(nèi)存,CPU直接從內(nèi)存中存取數(shù)據(jù)要等待一定時(shí)間周期,Cache中保存著CPU剛用過或循環(huán)使用的一部分?jǐn)?shù)據(jù),當(dāng)CPU再次使用該部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)可從Cache中直接調(diào)用,這樣就減少了CPU的等待時(shí)間,提高了系統(tǒng)的效率。Cache又分為一級(jí)Cache(L1 Cache)和二級(jí)Cache(L2 Cache),L1 Cache集成在CPU內(nèi)部,L2 Cache早期一般是焊在主板上,現(xiàn)在也都集成在CPU內(nèi)部,常見的容量有256KB或512KB L2 Cache。

Buffer:緩沖區(qū),一個(gè)用于存儲(chǔ)速度不同步的設(shè)備或優(yōu)先級(jí)不同的設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的區(qū)域。通過緩沖區(qū),可以使進(jìn)程之間的相互等待變少,從而使從速度慢的設(shè)備讀入數(shù)據(jù)時(shí),速度快的設(shè)備的操作進(jìn)程不發(fā)生間斷。

Free中的buffer和cache:(它們都是占用內(nèi)存):

buffer : 作為buffer cache的內(nèi)存,是塊設(shè)備的讀寫緩沖區(qū)

cache: 作為page cache的內(nèi)存, 文件系統(tǒng)的cache

如果 cache 的值很大,說明cache住的文件數(shù)很多。如果頻繁訪問到的文件都能被cache住,那么磁盤的讀IO 必會(huì)非常小。

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