1.磁盘与文件的区别

介绍buffer和cache之前，先介绍磁盘和文件的区别。

磁盘是一个块设备，可划分为不同的分区；在分区之上再创建文件系统，挂载到某个目录，之后在这个目录中读写文件。

其实Linux中”一切皆为文件“，而文章中提到的“文件”是普通文件，磁盘是块设备文件。

在读写普通文件之时，会经过文件系统，由文件系统负责与磁盘交互；而读写磁盘或者分区时，就会跳过文件系统，也是所谓的‘裸IO’。这两种读写方式所使用的缓存是不同的，也就是所要讲的Cache和Buffer区别。

2.怎么理解内存中的Buffer和Cache

显然，这个界面包含了物理内存 Mem 和交换分区 Swap 的具体使用情况，比如总内存、已用内存、缓存、可用内存等。其中缓存是 Buffer 和 Cache 两部分的总和 。

这里的大部分指标都比较容易理解，但 Buffer 和 Cache 可能不太好区分。从字面上来说，Buffer 是缓冲区，而 Cache是缓存，两者都是数据在内存中的临时存储。那么，你知道这两种“临时存储”有什么区别吗？

用man命令查询free的文档，就可以找到对应指标的详细内容。

buffer Memory used by kernel buffers (Buffers in /proc/meminfo)
cache  Memory used by the page cache and slabs (Cached and SReclaimable in /proc/meminfo)
buff/cache Sum of buffers and cache

从free的手册中，你可以看到 buffer 和 cache 的说明。

• Buffers是内核缓冲区用到的内存，对应的是 /proc/meminfo 中的 Buffers 值。

• Cache是内核页缓存和 Slab 用到的内存，对应的是 /proc/meminfo 中的Cached与SReclaimable 之和。

这里的说明告诉我们，这些数值都来自 /proc/meminfo，但更具体的Buffers、Cached和 SReclaimable 的含义，还是没有说清楚。

proc 文件系统

/proc 是 Linux 内核提供的一种特殊文件系统，是用户跟内核交互的接口。比方说，用户可以从 /proc 中查询内核的运行状态和配置选项，查询进程的运行状态、统计数据等，当然，你也可以通过 /proc 来修改内核的配置。

proc 文件系统同时也是很多性能工具的最终数据来源。比如我们刚才看到的 free ，就是通过读取 /proc/meminfo ，得到内存的使用情况。

继续说回 /proc/meminfo，既然 Buffers、Cached、SReclaimable 这几个指标不容易理解，那我们

还得继续查 proc 文件系统，获取它们的详细定义。

执行 man proc ，你就可以得到 proc 文件系统的详细文档。

注意：这个文档比较长，你最好搜索一下（比如搜索 meminfo），以便更快定位到内存部分。

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.

通过这个文档，我们可以看到：

• Buffers 是对原始磁盘块的临时存储，也就是用来缓存磁盘的数据，通常不会特别大（20MB 左右）。这样，内核就可以把分散的写集中起来，统一优化磁盘的写入，比如可以把多次小的写合并成单次大的写等等。

• Cached 是从磁盘读取文件的页缓存，也就是用来缓存从文件读取的数据。这样，下次访问这些文件数据时，就可以直接从内存中快速获取，而不需要再次访问缓慢的磁盘。

• SReclaimable 是 Slab 的一部分。Slab 包括两部分，其中的可回收部分，用 SReclaimable 记录；而不可回收部分，用 SUnreclaim 记录。

简单来说，Buffer 是对磁盘数据的缓存，而 Cache 是文件数据的缓存，它们既会用在读请求中，也会用在写请求中。

Buffer 和 Cache 分别缓存磁盘和文件系统的读写数据。

• 从写的角度来说，不仅可以优化磁盘和文件的写入，对应用程序也有好处，应用程序可以在数据真正落盘前，就返回去做其他工作。

• 从读的角度来说，既可以加速读取那些需要频繁访问的数据，也降低了频繁 I/O 对磁盘的压力。

除了探索的内容本身，这个探索过程对你应该也有所启发。

在排查性能问题时，由于各种资源的性能指标太多，我们不可能记住所有指标的详细含义。那么，准确高效的手段——查文档，就非常重要了。你一定要养成查文档的习惯，并学会解读这些性能指标的详细含义。此外，proc 文件系统也是我们的好帮手。它为我们呈现了系统内部的运行状态，同时也是很多性能工具的数据来源，是辅助排查性能问题的好方法。