Linux中的SWAP、Cache和Buffer，该如何合理使用？

在Linux系统中，SWAP、Cache和Buffer这三个概念常常出现在我们的眼前，它们分别代表着什么意思呢？简单来说，SWAP是指虚拟内存交换区，Cache是指缓存区，Buffer则是指输入输出缓存区。它们在Linux系统中的使用对于系统的性能起到了至关重要的作用。然而，不同的应用场景和不同的应用程序对于这三个缓存区的占用和使用情况是不尽相同的，我们该如何才能更加合理地使用它们呢？接下来，本文将会为你详细介绍。

**1. 通过free命令看Linux内存

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total：总内存大小。

used：已经使用的内存大小(这里面包含cached和buffers和shared部分)。

free：空闲的内存大小。

shared：进程间共享内存(一般不会用，可以忽略)。

buffers：内存中写完的东西缓存起来，这样快速响应请求，后面数据再定期刷到磁盘上。

cached：内存中读完缓存起来内容占的大小(这部分是为了下次查询时快速返回)。

-/+ buffers/cache看做两部分：

-buffers/cache：正在使用的内存大小(注意不是used部分，因为buffers和cached并不是正在使用的，组织和人民需要是它们是可以释放的)，其值=used-buffers-cached。

+buffers/cache：可用的内存大小(同理也不是free表示的部分)，其值=free+buffers+cached。

Swap：硬盘上交换分区的使用大小。

设计的目的就是当上面提到的+buffers/cache表示的可用内存都已使用完，新的读写请求过来后，会把内存中的部分数据写入磁盘，从而把磁盘的部分空间当做虚拟内存来使用。

2. Buffer和Cache介绍

Cache(缓存)，为了调高CPU和内存之间数据交换而设计，Buffer(缓冲)为了提高内存和硬盘(或其他I/O设备的数据交换而设计)。

Cache主要是针对读操作设计的，不过Cache概念可能容易混淆，我理解为CPU本身就有Cache，包括一级缓存、二级缓存、三级缓存，我们知道CPU所有的指令操作对接的都是内存，而CPU的处理能力远高于内存速度，所以为了不让CPU资源闲置，Intel等公司在CPU内部集成了一些Cache，但毕竟不能放太多电路在里面，所以这部分Cache并不是很大，主要是用来存放一些常用的指令和常用数据，真正大部分Cache的数据应该是占用内存的空间来缓存请求过的数据，即上面的Cached部分(这部分纯属个人理解，正确与否有待考证)。

Buffer主要是针对写操作设计的，更细的说是针对内存和硬盘之间的写操作来设计的，目的是将写的操作集中起来进行，减少磁盘碎片和硬盘反复寻址过程，提高性能。

在Linux系统内部有一个守护进程会定期清空Buffer中的内容，将其写入硬盘内，当手动执行sync命令时也会触发上述操作。

3. 常见症状

症状一：在Linux中频繁存取文件，物理内存很快用光，而cached一直在增长。

解释：Linux会对每次请求过的数据缓存在cache里，好处就是CPU的处理速度远远高于内存，所以在CPU和内存通讯的时候可以快速从cache中命中结果返回。

症状二：Swap被占用。

解释：内存可能不够了，才会占Swap，所以Swap可以作为服务器监控的一项指标，引起注意。

4. 手动清理Swap和buffers/cache

(1) 清理Swap

swapoff -a && swapon -a 

操作说明：如果已经使用了Swap，且当前清空下+buffers/cache还有空间，在执行 swapoff -a操作时，会触发把Swap中的内容交换到内存中，数据不会丢失。

(2) 清理buffers/cache:

sync; sync; sync;&& echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches  
sleep 2  
echo 0 > /proc/sys/vm/drop_caches 

操作说明：

sync–>将缓存的内从写回到硬盘中;

echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches–>修改drop_caches的值为3，默认为0，改为3系统会清理缓存的内容;

sleep 2 –> 等一下，防止上一步没执行完;

echo 0 >/proc/sys/vm/drop_caches –> 改回默认值

总的来说，SWAP、Cache和Buffer这三个缓存区是Linux系统中至关重要的部分，它们对系统的性能和稳定性有着直接的影响。合理地控制和使用它们，可以让系统运行更加稳定、高效，从而提高用户的体验。希望本文对您了解Linux系统中这三种缓存区的使用有所帮助，如果有什么需要补充或者疑问的地方，欢迎留言交流。

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