在linux系統(tǒng)中，我們經(jīng)常用free命令來查看系統(tǒng)內(nèi)存的使用狀態(tài)。在一個RHEL6的系統(tǒng)上，free命令的顯示內(nèi)容大概是這樣一個狀態(tài)：
這里的默認(rèn)顯示單位是kb，我的服務(wù)器是128G內(nèi)存，所以數(shù)字顯得比較大。這個命令幾乎是每一個使用過Linux的人必會的命令，但越是這樣的命令，似乎真正明白的人越少（我是說比例越少）。一般情況下，對此命令輸出的理解可以分這幾個層次：
不了解。這樣的人的第一反應(yīng)是：天啊，內(nèi)存用了好多，70個多G，可是我?guī)缀鯖]有運(yùn)行什么大程序啊？為什么會這樣？Linux好占內(nèi)存！
自以為很了解。這樣的人一般評估過會說：嗯，根據(jù)我專業(yè)的眼光看的出來，內(nèi)存才用了17G左右，還有很多剩余內(nèi)存可用。buffers/cache占用的較多，說明系統(tǒng)中有進(jìn)程曾經(jīng)讀寫過文件，但是不要緊，這部分內(nèi)存是當(dāng)空閑來用的。
真的很了解。這種人的反應(yīng)反而讓人感覺最不懂Linux，他們的反應(yīng)是：free顯示的是這樣，好吧我知道了。神馬？你問我這些內(nèi)存夠不夠，我當(dāng)然不知道啦！我特么怎么知道你程序怎么寫的？
根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)上技術(shù)文檔的內(nèi)容，我相信絕大多數(shù)了解一點Linux的人應(yīng)該處在第二種層次。大家普遍認(rèn)為，buffers和cached所占用的內(nèi)存空間是可以在內(nèi)存壓力較大的時候被釋放當(dāng)做空閑空間用的。但真的是這樣么？在論證這個題目之前，我們先簡要介紹一下buffers和cached是什么意思：
什么是buffer/cache？
buffer和cache是兩個在計算機(jī)技術(shù)中被用濫的名詞，放在不通語境下會有不同的意義。在Linux的內(nèi)存管理中，這里的buffer指Linux內(nèi)存的：Buffer cache。這里的cache指Linux內(nèi)存中的：Page cache。翻譯成中文可以叫做緩沖區(qū)緩存和頁面緩存。在歷史上，它們一個（buffer）被用來當(dāng)成對io設(shè)備寫的緩存，而另一個（cache）被用來當(dāng)作對io設(shè)備的讀緩存，這里的io設(shè)備，主要指的是塊設(shè)備文件和文件系統(tǒng)上的普通文件。但是現(xiàn)在，它們的意義已經(jīng)不一樣了。在當(dāng)前的內(nèi)核中，page cache顧名思義就是針對內(nèi)存頁的緩存，說白了就是，如果有內(nèi)存是以page進(jìn)行分配管理的，都可以使用page cache作為其緩存來管理使用。當(dāng)然，不是所有的內(nèi)存都是以頁（page）進(jìn)行管理的，也有很多是針對塊（block）進(jìn)行管理的，這部分內(nèi)存使用如果要用到cache功能，則都集中到buffer cache中來使用。（從這個角度出發(fā)，是不是buffer cache改名叫做block cache更好？）然而，也不是所有塊（block）都有固定長度，系統(tǒng)上塊的長度主要是根據(jù)所使用的塊設(shè)備決定的，而頁長度在X86上無論是32位還是64位都是4k。
明白了這兩套緩存系統(tǒng)的區(qū)別，就可以理解它們究竟都可以用來做什么了。
什么是page cache？
Page cache主要用來作為文件系統(tǒng)上的文件數(shù)據(jù)的緩存來用，尤其是針對當(dāng)進(jìn)程對文件有read／write操作的時候。如果你仔細(xì)想想的話，作為可以映射文件到內(nèi)存的系統(tǒng)調(diào)用：mmap是不是很自然的也應(yīng)該用到page cache？在當(dāng)前的系統(tǒng)實現(xiàn)里，page cache也被作為其它文件類型的緩存設(shè)備來用，所以事實上page cache也負(fù)責(zé)了大部分的塊設(shè)備文件的緩存工作。
什么是buffer cache
Buffer cache則主要是設(shè)計用來在系統(tǒng)對塊設(shè)備進(jìn)行讀寫的時候，對塊進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存的系統(tǒng)來使用。這意味著某些對塊的操作會使用buffer cache進(jìn)行緩存，比如我們在格式化文件系統(tǒng)的時候。一般情況下兩個緩存系統(tǒng)是一起配合使用的，比如當(dāng)我們對一個文件進(jìn)行寫操作的時候，page cache的內(nèi)容會被改變，而buffer cache則可以用來將page標(biāo)記為不同的緩沖區(qū)，并記錄是哪一個緩沖區(qū)被修改了。這樣，內(nèi)核在后續(xù)執(zhí)行臟數(shù)據(jù)的回寫（writeback）時，就不用將整個page寫回，而只需要寫回修改的部分即可。
如何回收cache？
Linux內(nèi)核會在內(nèi)存將要耗盡的時候，觸發(fā)內(nèi)存回收的工作，以便釋放出內(nèi)存給急需內(nèi)存的進(jìn)程使用。一般情況下，這個操作中主要的內(nèi)存釋放都來自于對buffer／cache的釋放。尤其是被使用更多的cache空間。既然它主要用來做緩存，只是在內(nèi)存夠用的時候加快進(jìn)程對文件的讀寫速度，那么在內(nèi)存壓力較大的情況下，當(dāng)然有必要清空釋放cache，作為free空間分給相關(guān)進(jìn)程使用。所以一般情況下，我們認(rèn)為buffer/cache空間可以被釋放，這個理解是正確的。
但是這種清緩存的工作也并不是沒有成本。理解cache是干什么的就可以明白清緩存必須保證cache中的數(shù)據(jù)跟對應(yīng)文件中的數(shù)據(jù)一致，才能對cache進(jìn)行釋放。所以伴隨著cache清除的行為的，一般都是系統(tǒng)IO飆高。因為內(nèi)核要對比cache中的數(shù)據(jù)和對應(yīng)硬盤文件上的數(shù)據(jù)是否一致，如果不一致需要寫回，之后才能回收。
在系統(tǒng)中除了內(nèi)存將被耗盡的時候可以清緩存以外，我們還可以使用下面這個文件來人工觸發(fā)緩存清除的操作：
[root@tencent64 ~]# cat /proc/sys/vm/drop_caches
1
方法是：
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
當(dāng)然，這個文件可以設(shè)置的值分別為1、2、3。它們所表示的含義為：
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches:表示清除pagecache。
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches:表示清除回收slab分配器中的對象（包括目錄項緩存和inode緩存）。slab分配器是內(nèi)核中管理內(nèi)存的一種機(jī)制，其中很多緩存數(shù)據(jù)實現(xiàn)都是用的pagecache。
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches:表示清除pagecache和slab分配器中的緩存對象。
優(yōu)化后截圖如下：
