linux性能知识点总结

操作系统缓存和缓冲

操作系统缓存和缓冲主要包括：cache（缓存）、buffer（缓冲）、swap等，通过free -m命令可以查看。

• cache
  Cache（缓存）则是系统两端处理速度不匹配时的一种折衷策略。因为CPU和memory之间的速度差异越来越大，所以人们充分利用数据的局部性（locality）特征，通过使用存储系统分级（memory hierarchy）的策略来减小这种差异带来的影响。
  cache主要针对读缓存设计，主要目的：调高CPU和内存之间数据交换速度，具体来说，热点数据，期望可以在内存cache中命中。
• buffer
  Buffer（缓冲区）是系统两端处理速度平衡（从长时间尺度上看）时使用的。它的引入是为了减小短期内突发I/O的影响，起到流量整形的作用。比如生产者——消费者问题，他们产生和消耗资源的速度大体接近，加一个buffer可以抵消掉资源刚产生/消耗时的突然变化。
  通俗讲，buffer主要针对写缓存设计，主要目的：调高内存和硬盘之间数据交换速度，具体来说，IO操作，数据写入buffer即可返回，降低IO操作时延，同时，buffer数据聚合为一定大小后，再执行一次下盘，减少磁盘IO次数和网络开销（云盘）。
• swap
  类似于win下的虚拟内存，当物理内存空间不够时，会拿出部分磁盘空间，作为SWAP分区（虚拟成内存），来解决内存容量不足情况。
  当程序向OS请求内存资源时，OS发现内存不足，则会把内存中暂时不用的数据交换出去，放在SWAP分区中，这个过程称为SWAP OUT。当程序又需要这些数据且OS发现还有空闲物理内存时，又会把SWAP分区中的数据交换回物理内存中，这个过程称为SWAP IN。

刷盘操作字

前台下发write操作字，如果buffer还未写满，那么内核就不会把它放入输出队列。
当buffer写满或者内核想重用buffer时，才会将其排入输出队列，等它到达队列的首部，才会进行刷盘，如下图所示：

正式由于上述延迟写机制，在操作系统crash或者reboot时，buffer中未下盘的数据可能会丢失，因此，linux提供了以下系统调用，保证buffer中的数据及时刷盘：

• sync
  将所有修改过的缓冲区排入写队列，然后就返回了，它并不等实际的写磁盘的操作结束。所以它的返回并不能保证数据的安全性。通常会有一个update系统守护进程每隔30s调用一次sync。
• fsync
  与sync的区别，fysnc只对一个文件生效，因此，需要一个入参：文件fd，fsync会确保一直到写磁盘操作结束才会返回。所以，fsync适合数据库这类应用。
• fdatasync
  与fsync的区别，只刷盘文件的数据部分，不刷盘元数据。