Page cachebuffer cache到底有什么区别呢?很多时候我们不知道系统在做IO操作的时候到底是走了page cache还是buffer cache?其实,buffer cachepage  cacheLinux中两个比较简单的概念,在此对其总结说明。

Page cachevfs文件系统层的cache,例如 对于一个ext3文件系统而言,每个文件都会有一棵radix树管理文件的缓存页,这些被管理的缓存页被称之为page cache。所以,page cache是针对文件系统而言的。例如,ext3文件系统的页缓存就是page cacheBuffer cache是针对设备的,每个设备都会有一棵radix树管理数据缓存块,这些缓存块被称之为buffer cache。通常对于ext3文件系统而言,page cache的大小为4KB,所以ext3每次操作的数据块大小都是4KB的整数倍。Buffer cache的缓存块大小通常由块设备的大小来决定,取值范围在512B~4KB之间,取块设备大小的最大公约数。具体关于buffer cache的块大小问题可以参见我的另一篇博文《LinuxBuffer cache性能问题一探究竟》。

这里我们可以通过一个小实验来观察一下buffer cachepage cache的差别。运行top命令,我们可以看到实验机器当前内存使用情况:

可以看出内存总容量为16GB左右,page cache用了将近10GB10209072K-303796K),buffer cache用了300MB303796K),其余6GB6255076K)空闲剩余。在这种情况下,如果对设备dm0进行裸盘写操作,即运行如下命令:

dd if=/dev/zero of=/dev/dm0 count=4096

那么,我么可以通过top命令发现,buffer cache的容量越来越大,空闲内存越来越少,相当一部分内存被buffer cache占用,并且在IO操作的过程中发现bdiflush-254:176)线程在繁忙的进行数据回刷操作。

经过一段时间以后,大约6GB6401432KB)的内存被buffer cache占用,89MB89312KB)内存空闲,其余大约10GB16374836KB - 6401432KB)的内存还是被page cache占用。通过这个实验,可以说明对于裸盘的读写操作会占用buffer cache,并且当读写操作完成之后,这些buffer cache会归还给系统。为了验证page cache的占用情况,我做了文件系统级的读写操作,运行如下命令进行文件系统写操作:

cp /dev/zero ./test_file

这是一次文件拷贝操作,因此会采用page cache对文件数据进行缓存。通过top工具我们可以看出在数据拷贝的过程中,page cache的容量越来越大,空闲内存数量急剧下降,而buffer cache保持不变。

拷贝一定时间之后,空闲内存将为1.9GB1959468KB),文件系统page cache增长为将近14.5GB14504680KB – 235108KB),buffer cache维持在235MB左右(235108KB)。

 

由此我们可以得出,page cachebuffer cache最大的差别在于:page cache是对文件数据的缓存;buffer cache是对设备数据的缓存。两者在实现上差别不是很大,都是采用radix树进行管理。