Buffer与Cache

 buffer 与cache 的区别

A buffer is something that has yet to be "written" to disk. A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.

　　更详细的解释参考：Difference Between Buffer and Cache

　　对于共享内存（Shared memory），主要用于在UNIX 环境下不同进程之间共享数据，是进程间通信的一种方法，一般的应用程序不会申请使用共享内存，笔者也没有去验证共享内存对上面等式的影响。如果你有兴趣，请参考：What is Shared Memory?

　　cache 和 buffer的区别：

　　Cache：高速缓存，是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存，CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期，Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据，当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache)，L1 Cache集成在CPU内部，L2 Cache早期一般是焊在主板上,现在也都集成在CPU内部，常见的容量有256KB或512KB L2 Cache。

　　Buffer：缓冲区，一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。通过缓冲区，可以使进程之间的相互等待变少，从而使从速度慢的设备读入数据时，速度快的设备的操作进程不发生间断。

　　Free中的buffer和cache：（它们都是占用内存）：

　　buffer : 作为buffer cache的内存，是块设备的读写缓冲区

　　cache: 作为page cache的内存, 文件系统的cache

　　如果 cache 的值很大，说明cache住的文件数很多。如果频繁访问到的文件都能被cache住，那么磁盘的读IO bi会非常小。

参考：

另：

说一下我的理解：
        cache, 是用来加速读取的一种方法。目的是加速读取。物理上，有cpu管理的L1 cache, L2 cache (both data cache and instruction cache), 和memory里的cache (如os管理的文件系统cache). 

      对于cache的访问， 分为cache hit or cache miss. 通常cache越大， cache命中率就越高，访问速度越快。访问者不知道数据一定在cache中。

       Buffer, 只指memory的区域， 软件用来保存特定的信息。buffer按需分配，足够保存数据就行了，不求最大。软件有合适的机制，知道数据在buffer里。

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今天Twitter上关于Buffer和Cache讨论得蛮火的，被各种说话一搅和，有点乱了，就干脆整理一下。
首先从翻译上，Buffer应该翻译为“缓冲”，Cache应该翻译为“缓存”，两个完全不是一个东西。
在硬件这一层看，Buffer应该为内存，Cache为CPU集成的告诉缓存。
Buffer为了让不同速度的设备能够同步，建立的一个缓冲区域，写进Buffer的数据是为了从中拿出写入其他设备。
Cache是为了提高读取速度，将经常或马上需要的数据预读到缓存中，写进Cache的数据是为了其他设备从中去读取。
从软件这一层来说，Buffer是块设备的缓冲，Cache是文件系统的缓存。以Linux为例，
Buffer(Buffer Cache)以块形式缓冲了块设备的操作，定时或手动的同步到硬盘，它是为了缓冲写操作然后一次性将很多改动写入硬盘，避免频繁写硬盘，提高写入效率。
Cache(Page Cache)以页面形式缓存了文件系统的文件，给需要使用的程序读取，它是为了给读操作提供缓冲，避免频繁读硬盘，提高读取效率。
总而言之，Buffer里面的东西是为了写到别处去，Cache里面的东西是为了给别处读。

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补充一点，在文件系统层每个设备都会分配一个def_blk_ops的文件操作方法，这是设备的操作方法，在每个设备的inode下面会存在一个radix tree，这个radix tree下面将会放置缓存数据的page页。这个page的数量将会在top程序的buffer一栏中显示。如果设备做了文件系统，那么会生成一个inode，这个inode会分配ext3_ops之类的操作方法，这些方法是文件系统的方法，在这个inode下面同样存在一个radix tree，这里会缓存文件的page页，缓存页的数量在top程序的cache一栏进行统计。从上面的分析可以看出，2.6内核中的buffer cache和page cache在处理上是保持一致的，但是存在概念上的差别，page cache针对文件的cache，buffer是针对磁盘块数据的cache，仅此而已。