Linux free 命令中的 cache 和 buffer 指的是什么？

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free 输出：

total

内存总量，等同于 /proc/meminfo 中的 MemTotal 和 SwapTotal之和。

used

已使用的内存。计算公式为：used = total – free – buffers – cache

free

未被使用的物理内存，等同于 /proc/meminfo 中的 MemFree 和 SwapFree）

shared

一般是临时文件系统使用的内存，等同于 /proc/meminfo 中的 Shmem（自内核 2.6.32 版本可用，不可用则显示为 0）

available

是从应用程序的角度看到的可用内存数量。

Linux 内核为了提升磁盘操作的性能，会消耗一部分内存去缓存磁盘数据，就是我们介绍的 buffer 和 cache。所以对于内核来说，buffer 和 cache 都属于已经被使用的内存。

当应用程序需要内存时，如果没有足够的 free 内存可以用，内核就会从 buffer 和 cache 中回收内存来满足应用程序的请求。

buffer/cache

查阅 man free 和 /proc 得知：

Buffers %lu
Relatively temporary storage for raw disk blocks that shouldn t get tremendously large (20MB or so).

Cached %lu
In-memory cache for files read from the disk (the page cache). Doesn t include SwapCached.

SReclaimable %lu (since Linux 2.6.19)
Part of Slab, that might be reclaimed, such as caches.

SUnreclaim %lu (since Linux 2.6.19)
Part of Slab, that cannot be reclaimed on memory pressure.

Buffer 可以用作”将要写入磁盘数据的缓存”，也可以用作”从磁盘读取数据的缓存”。
Cache 可以用作”从文件读取数据的页缓存”，也可以用作”写文件的页缓存”。
Buffer 是对磁盘数据的缓存，而 Cache 是文件数据的缓存，它们都可以用在读请求中，也会用在写请求中。

具体查看buffer/cache的大小

# cat /proc/meminfo 
  ...
  Buffers:          174448 kB
  Cached:          1914600 kB
  ...

利用 vmstat 命令探究Buffer 和 Cache

清理文件页，目录项，Inodes等各种缓存
```
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
```
再第一个终端执行vmstat命令
```
# vmstat -w 1  # -w 后跟刷新间隔
procs ----------------memory-----------------------swap-- -----io----...
 r  b  swpd   free      buff   cache     si   so    bi    bo  ...
 2  0  0      1315212   7692    247288    0    0     5    31  ...  
 2  0  0      1315212   7692    247304    0    0     0     0  ...
```
- swpd：使用的虚拟内存数量
- si：一部分内存从swap分区（磁盘）被移动到了内存
- so：一部分内存被移动到了swap分区（磁盘）
- bi：从块设备收到的快数量（磁盘->内存）
- bo：发送到块设备的块数量（内存->磁盘）
空闲的系统下，

向磁盘写文件测试
再第二个终端执行dd，通过读取随机设备，生成一个 1024MB 大小的文件

# dd if=/dev/urandom of=/tmp/file bs=1M count=1024

观察第一个终端的Buffer 和 cache 的变化

r  b   swpd   free        buff   cache    si   so    bi    bo   
0  0   0      1309856     9008   251504    0    0     0     0  
0  0   0      1309888     9008   251508    0    0     0     0  
1  1   0      1158160     9024   402264    0    0    76    6308 
1  1   0      1008280     9044   552152    0    0    16    167980  
1  1   0       845100     9052   715320    0    0     8    145412 
1  1   0       665056     9064   895312    0    0    12    108544  
1  1   0       509152     9068   1051080   0    0    4     141320  
1  2   0       387088     9080   1173224   0    0    8     82040  
1  1   0       262840     9088   1297424   0    0    4     145516  
0  1   0       243836     9092   1317456   0    0    4     98312

会发现：

Cache 在不停地增长，而 Buffer 基本保持不变。

直接裸写磁盘，绕过文件系统
第二终端执行如下：
```
# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# dd if=/dev/urandom of=/dev/vda1 bs=1M count=2048
```
再观察第一个终端输出：
会发现：
- 写磁盘时（也就是 bo 大于 0 时），Buffer 和 Cache 都在增长，但显然 Buffer 的增长快得多。