Page cache和buffer cache的区别与联系

Page cache 和 buffer cache 一直以来是两个比较容易混淆的概念，在网上也有很多人在争辩和猜想这两个 cache 到底有什么区别，讨论到最后也一直没有一个统一和正确的结论，在我工作的这一段时间， page cache 和 buffer cache 的概念曾经困扰过我，但是仔细分析一下，这两个概念实际上非常的清晰。如果能够了解到这两个 cache 的本质，那么我们在分析 io 问题的时候可能会更加得心应手。

 

Page cache 实际上是针对文件系统的，是文件的缓存，在文件层面上的数据会缓存到 page cache 。文件的逻辑层需要映射到实际的物理磁盘，这种映射关系由文件系统来完成。当 page cache 的数据需要刷新时， page cache 中的数据交给 buffer cache ，但是这种处理在 2.6 版本的内核之后就变的很简单了，没有真正意义上的 cache 操作。

 

Buffer cache 是针对磁盘块的缓存，也就是在没有文件系统的情况下，直接对磁盘进行操作的数据会缓存到 buffer cache 中，例如，文件系统的元数据都会缓存到 buffer cache 中。

 

简单说来， page cache 用来缓存文件数据， buffer cache 用来缓存磁盘数据。在有文件系统的情况下，对文件操作，那么数据会缓存到 page cache ，如果直接采用 dd 等工具对磁盘进行读写，那么数据会缓存到 buffer cache 。

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。

现在不都是只有page cache了吗？ buffer pages其实也是page cache里面的页。只是多了一层抽象，通过buffer_head来进行一些访问管理

对,从Linux算法实现的角度，page cache和buffer cache目前是一样的，但是从功能抽象和具体应用来讲，这两者还是存在区别的，这一点可以从top工具的统计信息中看得出来，关注一下buffer和cache这两个统计量。

增加一些资料：

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.

在终端中敲入：free

显示：   total  used   free  shared  buffers  cached

     Mem:     255268  238332   16936    0      85540     126384
     -/+ buffers/cache:26408  228860


系统的总物理内存：255268Kb（256M），但系统当前真正可用的内存并不是第一行free 标记的 16936Kb，它仅代表未被分配的内存。
我们使用total1、used1、free1、used2、free2 等名称来代表上面统计数据的各值，1、2 分别代表第一行和第二行的数据。
total1：表示物理内存总量。
used1：表示总计分配给缓存（包含buffers 与cache ）使用的数量，但其中可能部分缓存并未实际使用。
free1：未被分配的内存。
shared1：共享内存，一般系统不会用到，这里也不讨论。
buffers1：系统分配但未被使用的buffers 数量。
cached1：系统分配但未被使用的cache 数量。buffer 与cache 的区别见后面。
used2：实际使用的buffers 与cache 总量，也是实际使用的内存总量。
free2：未被使用的buffers 与cache 和未被分配的内存之和，这就是系统当前实际可用内存。
可以整理出如下等式：
total1 = used1 + free1
total1 = used2 + free2
used1 = buffers1 + cached1 + used2
free2 = buffers1 + cached1 + free1