Linux 缓存相关介绍

缓存机制

在Linux系统中，为了提高文件系统性能，内核利用一部分物理内存分配出缓冲区，用于缓存系统操作和数据文件，当内核收到读写的请求时，内核先去缓存区找是否有请求的数据，有就直接返回，如果没有则通过驱动程序直接操作磁盘。
缓存机制优点：减少系统调用次数，降低CPU上下文切换和磁盘访问频率。
CPU上下文切换：CPU给每个进程一定的服务时间，当时间片用完后，内核从正在运行的进程中收回处理器，同时把进程当前运行状态保存下来，然后加载下一个任务，这个过程叫做上下文切换。实质上就是被终止运行进程与待运行进程的进程切换。

Swap用途：Swap意思是交换分区，通常我们说的虚拟内存，是从硬盘中划分出的一个分区。当物理内存不够用的时候，内核就会释放缓存区（buffers/cache）里一些长时间不用的程序，然后将这些程序临时放到Swap中，也就是说如果物理内存和缓存区内存不够用的时候，才会用到Swap。
swap清理：swapoff -a && swapon -a
注意：这样清理有个前提条件，空闲的内存必须比已经使用的swap空间大

shell查看缓存区及内存使用情况

top/vmstat/iostat 命令

详情见https://www.cnblogs.com/zhanggaofeng/p/16246364.html

系统 Buffer 和 Cache 解释

Cache: 缓冲区，高速缓存，是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存，CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期，Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据，当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache)，L1 Cache集成在CPU内部，L2 Cache早期一般是焊在主板上,现在也都集成在CPU内部，常见的容量有256KB或512KB L2 Cache。它是根据程序的局部性原理而设计的，就是cpu执行的指令和访问的数据往往在集中的某一块，所以把这块内容放入cache后，cpu就不用在访问内存了，这就提高了访问速度。当然若cache中没有cpu所需要的内容，还是要访问内存的。从内存读取与磁盘读取角度考虑，cache可以理解为操作系统为了更高的读取效率，更多的使用内存来缓存可能被再次访问的数据。

Buffer: 缓冲区，一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。通过buffer可以减少进程间通信需要等待的时间，当存储速度快的设备与存储速度慢的设备进行通信时，存储慢的数据先把数据存放到buffer，达到一定程度存储快的设备再读取buffer的数据，在此期间存储快的设备CPU可以干其他的事情。

Cache 是高速缓存，用于CPU和内存之间的缓冲;
Buffer 是I/O缓存，用于内存和硬盘的缓冲.

手动清理page cache

1)清理pagecache（页面缓存）
[root@backup ~]# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches     或者 # sysctl -w vm.drop_caches=1
 
2)清理dentries（目录缓存）和inodes
[root@backup ~]# echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches     或者 # sysctl -w vm.drop_caches=2
 
3)清理pagecache、dentries和inodes
[root@backup ~]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches     或者 # sysctl -w vm.drop_caches=3
　
上面三种方式都是临时释放缓存的方法，要想永久释放缓存，需要在/etc/sysctl.conf文件中配置：vm.drop_caches=1/2/3，然后sysctl -p生效即可！
 
另外，可以使用sync命令来清理文件系统缓存，还会清理僵尸(zombie)对象和它们占用的内存
[root@backup ~]# sync

上面操作在大多数情况下都不会对系统造成伤害，只会有助于释放不用的内存。
但是如果在执行这些操作时正在写数据，那么实际上在数据到达磁盘之前就将它从文件缓存中清除掉了，这可能会造成很不好的影响，因此清理之前需要先同步数据到磁盘上再进行清理。