表现现象
在 Linux 系统中，我们经常用
free 命令来查看系统内存的使用状态。在一个 CoreOS 的系统上，free 命令的显示内容大概是这样一个状态：1 2 3 4 | core@localhost ~ $ free total used free shared buff/cache available Mem: 8145320 391200 333888 204616 7420232 311660 Swap: 0 0 0 |
这里的默认显示单位是 kb，我们可以通过添加
-h 参数，来让 free 命令显示的更为友好一些。1 2 3 4 | core@localhost ~ $ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 7.8Gi 381Mi 0.3Gi 199Mi 7.4Gi 0.3Gi Swap: 0B 0B 0B |
新版 linux 相对来说已经好很多了，在老版的时候，是没有
available 字段的。
所以放当时来说，大家可能会有下面几种反应：
- 对于不太了解 linux 系统的人来说，看到
free之后，会觉得内存用了好多，我都没跑什么程序，内存就用完了！Linux 好占内存！ - 稍微了解 linux，并在百度搜索过相关知识的人也许会说，嗯，看起来
free是没有多少了，但是真实内存才用了 400Mi 不到，还有很多剩余内存可用。buff/cache 占用比较多，说明系统中有进程曾经读写过文件，但是不要紧，这部分内存在系统内存吃紧的时候会释放出来的。
但是，上面两种说法都有些片面了，都不是很正确。接下来让我们重新来认识一下
buff 和 cache。什么是 buff/cache？
在
Linux 2.4 的内存管理中，buffer 指 Linux 内存的：Buffer cache。cache 指 Linux 内存中的：Page cache。一般呢，是这么解释两者的。- A buffer is someting that has yet to be ‘written’ to disk.
- A cache is someting that has been ‘read’ from the disk and stored for later use.
翻译过来就是说：
- buffer (buff) 是用来缓存尚未 “写入” 磁盘的内容。
- cache 是用来缓存从磁盘 “读取” 出来的东西。
所以
buffer 被用来当成对 io 设备写的缓存。而 cache 被用来当作对 io 设备的读缓存。这里的 io 设备，主要指的是块设备文件和文件系统上的普通文件。
但是在
Linux 2.6 以后，它们的意义不一样了。
在
Linux 2.6 之后 Linux 将他们统一合并到了 Page cache 作为文件层的缓存。而 buffer 则被用作 block 层的缓存。block 层的缓存是什么意思呢，你可以认为一个 buffer 是一个 physical disk block 在内存的代表，用来将内存中的 pages 映射为 disk blocks，这部分被使用的内存被叫做 buffer。buffer里面的pages，指的是Page cache中的pages，所以，buffer也可以被认为Page cache的一部分。
或者简单来说，
buffer 负责裸设备相关的缓存，cache 负责文件系统的缓存。Buffer 的具体职责
在当前的系统实现里，
buffer 主要是设计用来在系统对块设备进行读写时作为缓存来使用。这意味着对块的操作会使用 buffer 进行缓存，比如我们在格式化文件系统的时候。
但是一般情况下两个缓存系统是一起配合使用的，比如当我们对一个文件进行写操作的时候，
cache 的内容会被改变，而 buffer 则用来将 cache 的 page 标记为不同的缓冲区，并记录是哪一个缓冲区被修改了。
这样，内核在后续执行脏数据的回写（
writeback）时，就不用将整个 page 写回，而只需要写回修改的部分即可。Cache 的具体职责
cache 主要用来作为文件系统上的文件数据的缓存来用，当进程对文件有 read/write 操作的时候。包括将文件映射到内存的系统调用 mmap，就会用到 cache。
因为
cache 被作为文件类型的缓存来用，所以事实上也负责了大部分的块设备文件的缓存工作。怎么回收 buff/cache？
Linux 内核会在内存将要耗尽的时候，自动触发内存回收的工作，以便释放出内存给急需内存的进程使用。
但是这种回收的工作也并不是没有成本。
理解
cache 是干什么的就知道，cache 中存在着一部分 write 操作的数据。所以必须保证 cache 中的数据跟对应文件中的数据一致，才能对 cache 进行释放。
于是伴随着
cache 清除的行为的，一般都是系统 IO 飙高。这是因为内核要将 cache 中缓存的 write 数据进行回写。
我们可以使用下面这个文件来人工触发缓存清除的操作，Linux 提供了三种清空方式：
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches# 仅清除页面缓存echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches# 清除目录项和 inodeecho 3 > /proc/sys/vm/drop_caches# 清除页面缓存、目录项以及 inode
但是这种放时只能在执行的当时起作用，过一段时间之后又会发现内存被占满，怎么办呢？
实际上内核提供了
vm.vfs_cache_pressure 参数用来控制缓冲区的回收频率，我们可以调整它。
这个参数是用来控制内核回收 VFS 缓存的频率。修改这个值会提高或者降低回收 VFS 缓存的频率。值可以设置为
0-200 中的任意值。越大回收频率越快，可以把 vm.vfs_cache_pressure 赋值为 200 来获得最快的回收频率。这个值默认值一般为 100。
另外也可以使用
slabtop 分析内存使用情况。一般情况下，dentry 和 *_inode_cache 值越高回收的效果越好。
为什么是
dentry 和 *_inode_cache 呢，这是因为当读写文件时内核会为该文件对象建立一个 dentry，并将其缓存起来，方便下一次读写时直接从内存中取出提高效率。至于 *_inode_cache 我就不是很清楚了，只知道是为了加快对索引节点的索引，如果有清楚的可以告诉我一下。测试一下
- 首先，我们先看一下目前的内存使用量
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core@localhost ~ $ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 7.8Gi 383Mi 7.1Gi 199Mi 291Mi 7.0Gi Swap: 0B 0B 0B
- 生成一个文件测试一下
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core@localhost ~ $ dd if=/dev/zero of=testfile bs=1M count=1000 1000+0 records in 1000+0 records out 1048576000 bytes (1.0 GB, 1000 MiB) copied, 1.39192 s, 753 MB/s
- 检查一下内存的使用情况，是否和上面介绍的一样
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core@localhost ~ $ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 7.8Gi 383Mi 6.1Gi 199Mi 1.3Gi 7.0Gi Swap: 0B 0B 0B
- 手动执行一下释放，看能否将内存释放出来
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core@localhost ~ $ echo 1 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches 1
- 检查一下内存是否被释放掉
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core@localhost ~ $ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 7.8Gi 383Mi 7.1Gi 199Mi 291Mi 7.0Gi Swap: 0B 0B 0B
- 继续测试一下读取文件
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core@localhost ~ $ time -p cat testfile > /dev/null real 0.39 user 0.00 sys 0.27
- 可以看到用时 0.39s，我们看下内存使用
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core@localhost ~ $ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 7.8Gi 382Mi 6.1Gi 199Mi 1.3Gi 7.0Gi Swap: 0B 0B 0B
- 然后我们再次执行一下读取文件
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core@localhost ~ $ time -p cat testfile > /dev/null real 0.17 user 0.00 sys 0.17
- 可以看到用时缩短到了 0.17s，这里需要说明一下的时由于我这边时固态硬盘，所以差距没这么大，如果是机械硬盘的话差距会进一步扩大。
