Linux 中的内存（cache，buffer等）

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。

内存查看

当我们使用 free -h 命令时，会显示如下的信息

              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            15G        1.0G        9.3G        1.9M        5.4G         14G
Swap:            0B          0B          0B

total：内存总数；used：已经使用的内存数；free：空闲的内存数；shared：当前已经废弃不用；buff/cache：缓存内存数；

关系：total = used + available

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

cache && buffer

cache

缓存（cached）是把读取过的数据保存起来，重新读取时若命中（找到需要的数据）就不要去读硬盘了，若没有命中就读硬盘。其中的数据会根据读取频率进行组织，把最频繁读取的内容放在最容易找到的位置，把不再读的内容不断往后排，直至从中删除。

Cache并不是缓存文件的，而是缓存块的(块是I/O读写最小的单元)；Cache一般会用在I/O请求上，如果多个进程要访问某个文件，可以把此文件读入Cache中，这样下一个进程获取CPU控制权并访问此文件直接从Cache读取，提高系统性能。

Cache 作用域在于 Cpu 与内存之间

buffer

缓冲（buffers）是根据磁盘的读写设计的，把分散的写操作集中进行，减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道，从而提高系统性能。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。

linux有一个守护进程定期清空缓冲内容（即写入磁盘），也可以通过sync命令手动清空缓冲。

修改/etc/sysctl.conf中的vm.swappiness右边的数字可以在下次开机时调节swap使用策略。该数字范围是0～100，数字越大越倾向于使用swap。默认为60，可以改一下试试。–两者都是RAM中的数据。

cache vs buffer

cache最初用于cpu cache，主要原因是cpu 与memory，由于cpu快，memory跟不上,且有些值使用次数多，所以放入cache中，主要目的是，重复使用，并且一级二级物理cache速度快，

buffer主要用于disk与 memory，主要是保护硬盘或减少网络传输的次数（内存数据表现dataSet）．当然也可以提高速度（不会立即写入硬盘或直接从硬盘中读出的数据马上显示），重复使用，最初最主要的目的是保护disk。

cache 也可以用于写，buffer 也可以用于读，两者并未有实实在在明显的界限。

swap

除了以上两种，linux 还引入了 swap 技术，swap的作用类似Windows系统下的“虚拟内存”。当物理内存不足时，拿出部分硬盘空间当SWAP分区（虚拟成内存）使用，从而解决内存容量不足的情况。

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。

那么我们在使用 docker 和 K8s 的时候，为什么要关闭 swap 特性呢？主要还是希望获取更高的性能。kubernetes的思想是将实例紧密打包为尽可能接近100％的利用率。所有部署都应固定有CPU /内存限制。因此，如果调度程序将Pod发送到计算机，则绝对不要使用swap。

手动清理释放

释放缓存区内存的方法1）清理pagecache（页面缓存）

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

echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches     
#或者 
sysctl -w vm.drop_caches=2

3）清理pagecache、dentries和inodes

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

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

值得一提

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。

那么如果避免这种事情发生呢？因此，这里不得不提一下/proc/sys/vm/vfs_cache_pressure这个文件，告诉内核，当清理inoe/dentry缓存时应该用什么样的优先级。

> cat /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure
100

vfs_cache_pressure=100 这个是默认值，内核会尝试重新声明dentries和inodes，并采用一种相对于页面缓存和交换缓存比较"合理"的比例。

减少vfs_cache_pressure的值，会导致内核倾向于保留dentry和inode缓存。增加vfs_cache_pressure的值，（即超过100时），则会导致内核倾向于重新声明dentries和inodes

总之，vfs_cache_pressure的值：小于100的值不会导致缓存的大量减少超过100的值则会告诉内核你希望以高优先级来清理缓存。

其实无论vfs_cache_pressure的值采用什么值，内核清理缓存的速度都是比较低的。如果将此值设置为10000，系统将会将缓存减少到一个合理的水平。