Linux下 buffer和cache的区别

从字面意思来看，buffer名为缓冲，cache名为缓存。我们知道各种硬件在制作工艺上得差别，所以当这两种硬件需要交互的时候，肯定会存在速度上的差异，而且只有交互双方都完成才可以各自处理其他的事物。假如现在有两个需要交互得设备 A 和 B，A设备用来交互得接口速率为 1000M/s，B设备用来交互得接口速率为 500M/s，那他们彼此访问的时候都会出现以下两种情况：（以A来说）

1. A 从 B 取一个 1000M 的文件结果需要 2s，本来 1s就可以完成的工作，却还需要额外等待 1s，B设备把剩余的 500M找出来，还需要等待 B 取出来剩下的 500M 的空闲时间内（1s）其他的事务还干不了。

2. A 给 B 一个 1000M 的文件结果也需要 2s，本来需要也就 1s 就可以完成的工作，却由于 B，1s 内只能拿 500M，剩下的 500M 还得等下一个 1s 由 B 来取，这等待下一个 1s 的时间还做不了其他事务。

 

那有什么办法既可以让 A 在'取'或'给' B 的时候既能完成目标任务又不浪费那 1s 空闲等待时间取处理其他事物呢？我们知道产生这种结果主要是因为 B 没有跟上 A 的节奏，但即使这样 A 也得必须等待 B 处理完本次事务才能干其他活（单核cpu来说），除非你有三头六臂。那么有小伙伴可能会问了，能不能在 A 和 B 之间加一层区域比如说 ab，让 ab 既能跟上 A 的频率也会照顾 B 的感受，没错我们确实可以这样设计来磨合接口速率上的差异，你可以这样想象，在区域 ab 提供了两个交互接口一个是 a 接口另一个是 b 接口，a接口的速率接近 A，b接口的速率最少等于 B，然后我们把 ab 的 a和 A相连，ab的 b 和 B 相连，ab 就像一座大桥把 A 和 B 连接起来，并告知 A 和 B 通过他都能转发给对方，文件可以暂时存储，最终拓补如下

 

示例

现在我们再来看上述的两种情况：

对于第一种情况 A 要 B：当 A 从 B 取一个 1000M 的文件，他把需求告诉了 ab，接下来 ab通过 b 和 B 进行文件传送，由于 B 本身的速率，传递第一次 ab并没有什么用，对于 A 来说不仅浪费了时间还浪费了感情，ab 这家伙很快感受到了 A 的不满，所以在第二次传送的时候，ab 背着 B 偷偷缓存了一个一摸一样的文件，而且只要从 B 取东西，ab都会缓存一个拷贝下来放在自己的大本营，如果下次 A 或者其他 C 来 B 取东西，ab 直接给 A 或 C 一个货真价实的赝品，然后把它通过 a 接口传递给 A 或 C，所以 A 觉着不错问他省了时间，最终和 ab 成为了好基友，说白了此时的 ab 提供的就是一种缓存能力，即 cache，绝对的走私！因为 C 取得是 A 执行的结果。所以在这种工作模式下，怎么取得东西是最新的也是我们要考虑的，一般就是清 cache。例如 cpu 读取内存数据，硬盘一般都是提供一个内存作为缓存来增加系统的读取性能。

对于第二种情况 A 给 B：当 A 发给 B 一个 1000M的文件，因为 A 知道通过 ab 的 a接口就可以转交给 B，而且通过 a 接口要比通过 B 接口传送文件需要等待的时间更短，所以 1000M 通过 a 给了 ab，站在 A 视图上他已经把 1000M 的文件给了 B，但对于 ab 并不立即交给 B，而是先缓存下来，除非 B执行 sync 命令，即使 B 马上要，但由于 b 的接口速率要大于 B接口速率，所以也不会存在漏洞时间，但最终的结果是 A 节约了时间就可以干其他的事务，说白了就是推卸责任，而 ab 此时提供的就是一种缓冲能力，即 buffer，它存在的目的适用于当速度快的往速度慢的输出东西。例如内存的数据要写磁盘，cpu 寄存器里的数据写到内从。

 

看一下现在计算机领域，在处理磁盘 IO 读写的时候，cpu、memory、disk 基于这种模型给出的一个实例。

 

示例

Page Cache：文件系统层级的缓存，从磁盘里读取的内容是存储到这里，这样读取程序读取磁盘内容就会非常快，比如使用 grep 和 find 等命令查找内容和文件时，第一次回慢很多，再次执行几乎是瞬间。但如上所说，如果对文件的更新并不关心，就没必要清除 cache，否则如果要实时同步，必须要把内存空间中的 cache clean 下。

Buffer Cache：磁盘等设备的缓冲，内存的这一部分是要写入磁盘里的。这种情况需要注意，位于内存 buffer 中的数据不是即时写入磁盘，而是系统空闲或者 buffer 达到一定大小写到磁盘中，所以断电易失，为了防止数据丢失所以我们最好正常关机或者多执行几次 sync 命令，让位于 buffer上的数据立刻写道磁盘里。