Linux下的buff/cache

一、buff/cache

按照Linux内核文档所说的，buff/cache是Linux内核用于缓存文件系统数据的算法。

换句话说，buff/cache 就是Linux内核的缓存机制，用于存储被频繁读取的文件系统数据，包括但不限于文件系统的元数据和文件内容。因为读取缓存相较于从磁盘读取的速度要快得多，所以buff/cache 可以大大提升操作系统的整体性能，尤其是IO性能。

buff/cache 是用于性能提升的一种技术手段，它通常与之相对应的是swap（虚拟内存）。swap 是用于内存管理的一种技术，通常用于解决内存不足的问题。

二、buff/cache与内存管理

在Linux系统中，内存管理是一项极为重要的任务，内核通过分配页面来管理系统的内存。在保证内存有足够的空闲页可用的前提下，内核会尽量将页面分配给进程，以便进行内存管理。但是，当进程的内存需求超过了系统可用内存，内核就需要进行一些特殊的处理，通常是将部分进程的页置换到磁盘上的swap分区中。

buff/cache 则在内核获得了足够的可用空闲页面之后，利用这些页面创建缓存，并将被频繁读取的文件系统数据存储在缓存中。如果内核需要更多的空间来执行其他任务，可以终止缓存并释放内存。

buff/cache和swap的功能截然不同，但它们都可以用于解决内存管理问题。Linux中内存管理是一门复杂的科学，buff/cache只是其中的一部分。

三、buff/cache对系统性能的影响

buff/cache对系统性能的影响直接取决于数据的读取情况。如果大部分数据都被频繁读取，那么buff/cache对系统性能的提升就会更加显著。

在Linux系统中，当进程需要访问文件系统时，内核会首先在buff/cache中查找是否存在所需数据的缓存，如果找到了，就直接从缓存中读取。如果没有找到，那么内核就需要从磁盘中读取数据。相比于从磁盘中读取数据，从缓存中读取数据的速度要快得多。这就是buff/cache对系统性能的提升。

在实际应用中，buff/cache对系统性能的提升可以非常显著。特别是在IO密集型应用中，buff/cache可以大大提高磁盘IO的速度，从而提升整个应用的响应速度。

四、优化buff/cache

为了最大化地利用buff/cache，管理员可以采取以下几种优化策略：

1、调整vm.dirty_ratio和vm.dirty_background_ratio

这两个参数用于控制内核将数据写入磁盘之前可用的内存大小。默认值设置得很保守，可以根据系统的需求进行调整，以提高系统的性能。

/etc/sysctl.conf：

# 修改 /etc/sysctl.conf 文件中的参数
vm.dirty_ratio = 40
vm.dirty_background_ratio = 10

2、配置vm.swappiness

vm.swappiness控制内核在内存不足的情况下将数据交换到磁盘的速度。可以根据系统的实际情况进行调整，以提高系统的内存利用率。

/etc/sysctl.conf：

# 修改 /etc/sysctl.conf 文件中的参数
vm.swappiness = 10

3、配置vm.vfs_cache_pressure

vm.vfs_cache_pressure用于控制内核缓存元数据和内容的程度。可以根据系统的实际情况进行调整，以提高系统的性能。
/etc/sysctl.conf：

# 修改 /etc/sysctl.conf 文件中的参数
vm.vfs_cache_pressure = 50

五、释放buff/cache

清理脚本：

#!/bin/bash
echo "开始清理缓存"
# 写入硬盘，防止数据丢失
sync;sync;sync; 
# 延迟10S
sleep 10
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
echo "清理缓存结束"

可使用 free -h 命令查看是否释放成功，详细说明查看：Linux命令：free命令