linux cache总结

男娘i 2022-08-18 13:21 170阅读 0赞

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# 1、cache #

PS：前天有童鞋问我，为啥我的Linux系统没运行多少程序，显示的可用内存这么少？其实Linux与Win的内存管理不同，会尽量缓存内存以提高读写性能，通常叫做Cache Memory。  
有时候你会发现没有什么程序在运行，但是使用top或free命令看到可用内存free项会很少，此时查看系统的 /proc/meminfo 文件，会发现有一项 Cached Memory：  
输入cat /proc/meminfo查看：  
MemTotal: 16425996 kB  
MemFree: 5698808 kB  
Buffers: 380904 kB  
Cached: 9389356 kB  
SwapCached: 212 kB  
Active: 6569200 kB  
Inactive: 3725364 kB  
HighTotal: 0 kB  
HighFree: 0 kB  
LowTotal: 16425996 kB  
LowFree: 5698808 kB  
SwapTotal: 8273464 kB  
SwapFree: 8273252 kB  
Dirty: 980 kB  
Writeback: 0 kB  
AnonPages: 524108 kB  
Mapped: 24568 kB  
Slab: 381776 kB  
PageTables: 7496 kB  
NFS\_Unstable: 0 kB  
Bounce: 0 kB  
CommitLimit: 16486460 kB  
Committed\_AS: 2143856 kB  
VmallocTotal: 34359738367 kB  
VmallocUsed: 267656 kB  
VmallocChunk: 34359469303 kB  
HugePages\_Total: 0  
HugePages\_Free: 0  
HugePages\_Rsvd: 0  
Hugepagesize: 2048 kB  
  
free命令里各项内存指标说明：  
  
total used free shared buffers cached  
Mem: 16425996 10727220 5698776 0 380904 9389832  
\-/+ buffers/cache: 956484 15469512  
Swap: 8273464 212 8273252  
  
其中第一行用全局角度描述系统使用的内存状况：  
total——总物理内存  
used——已使用内存，一般情况这个值会比较大，因为这个值包括了cache+应用程序使用的内存  
free——完全未被使用的内存  
shared——应用程序共享内存  
buffers——缓存，主要用于目录方面,inode值等（ls大目录可看到这个值增加）  
cached——缓存，用于已打开的文件  
总结：  
total=used+free  
used=buffers+cached (maybe add shared also)  
  
第二行描述应用程序的内存使用：  
前个值表示-buffers/cache——应用程序使用的内存大小，used减去缓存值  
后个值表示+buffers/cache——所有可供应用程序使用的内存大小，free加上缓存值  
总结：  
\-buffers/cache=used-buffers-cached  
\+buffers/cache=free+buffers+cached  
  
第三行表示swap的使用：  
used——已使用  
free——未使用  
  
什么是Cache Memory(缓存内存)：  
当你读写文件的时候，Linux内核为了提高读写性能与速度，会将文件在内存中进行缓存，这部分内存就是Cache Memory(缓存内存)。即使你的程序运行结束后，Cache Memory也不会自动释放。这就会导致你在Linux系统中程序频繁读写文件后，你会发现可用物理内存会很少。  
  
其实这缓存内存(Cache Memory)在你需要使用内存的时候会自动释放，所以你不必担心没有内存可用。如果你希望手动去释放Cache Memory也是有办法的。  
  
如何释放Cache Memory(缓存内存)：  
  
用下面的命令可以释放Cache Memory：  
  
To free pagecache:  
echo 1 > /proc/sys/vm/drop\_caches  
To free dentries and inodes:  
echo 2 > /proc/sys/vm/drop\_caches  
To free pagecache, dentries and inodes:  
echo 3 > /proc/sys/vm/drop\_caches  
  
注意，释放前最好sync一下，防止丢失数据。  
  
总结：个人经验认为没必要手动释放，这种内存管理方式也是比win优胜的地方之一！因为Linux的内核内存管理机制，一般情况下不需要特意去释放已经使用的cache。这些cache起来的内容可以提高文件以及磁盘的读写速度。

# 2、page cache #

page cache是一种策略，就是使用完的page并不是立即放到内核的

free page list中，而是暂时缓存着已被再次使用。这样系统中的  
缓冲的page就越来越多，系统中的free page就越来越少，怎么办？  
系统通过内核线程来完成缓存中页面的回收工作，这些内核线程是  
定期被调用的，平时则处在睡眠的状态，如果进程需要page而free  
page严重短缺的时候，进程可以唤醒这些内核线程来回收缓存的页面，  
这样，一方面缓存，一方面回收达到一种平衡，同时改善了系统的性能。  
内核中在多处使用了page cache策略，最典型的有：页面交换，和磁盘  
文件的读取。不过实现的方法无非是让不同状态的page，处在不同的  
list中，而回收的内核线程从可以回收的队列中回收page。

# 3、swap cache #

swap cache主要是存放那些无根（就是说没有文件系统中的某个文件和其  
对应）的page，例如你用malloc分配出来的。  
它对应的file device就是swapfile。  
它和page cache的区别在于，当文件从file system上读取出来的时候，  
它的内容就会同时读入page cache中。但是当你用malloc分配内存的  
时候，并不马上放到swap cache中，而是在进程中不再使用该内存的  
时候它才被读入swap cache中。  
buffer cache和page cache在2.4 内核里面几乎么啥大区别，我们完全  
可以通过对page cache的操作来实现把数据写入到disk中，而不一定要  
通过buffer cache。如果要说区别的话，主要是page cache的大小是固定  
的，如果你是要从软盘设备（它的block大小是512字节），就可以用一页  
来保存好几个block。这样buffer cache可以同时拥有连续的好几页page cache

中的page。

这个swap cache的作用不是说要加快磁盘的I/O效率，主要是为了防止页面在swap in和swap out时，进程的同步问题，也就是在进行swap out操作时(将页面内容写入磁盘分区时）进程如果发起了对换出页面的访问，系统对其的处理。有了swap cache的存在，如果页面的数据还没有完全写入磁盘时，这个page frame是在swap cache（swap cache有个引用指向页面），等数据完全写入磁盘后，而且没有进程对page frame进行访问，那么swap cache才会释放page frame，将其交给buddy system.