1）緩存機(jī)制介紹

在Linux系統(tǒng)中，為了提高文件系統(tǒng)性能，內(nèi)核利用一部分物理內(nèi)存分配出緩沖區(qū)，用于緩存系統(tǒng)操作和數(shù)據(jù)文件，當(dāng)內(nèi)核收到讀寫的請求時(shí)，內(nèi)核先去緩存區(qū)找是否有請求的數(shù)據(jù)，有就直接返回，如果沒有則通過驅(qū)動程序直接操作磁盤。
緩存機(jī)制優(yōu)點(diǎn)：減少系統(tǒng)調(diào)用次數(shù)，降低CPU上下文切換和磁盤訪問頻率。

CPU上下文切換：CPU給每個(gè)進(jìn)程一定的服務(wù)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間片用完后，內(nèi)核從正在運(yùn)行的進(jìn)程中收回處理器，同時(shí)把進(jìn)程當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)保存下來，然后加載下一個(gè)任務(wù)，這個(gè)過程叫做上下文切換。實(shí)質(zhì)上就是被終止運(yùn)行進(jìn)程與待運(yùn)行進(jìn)程的進(jìn)程切換。

2）查看緩存區(qū)及內(nèi)存使用情況

[root@localhost ~]# free -m
       total    used    free   shared  buffers   cached
Mem:     7866    7725    141     19     74    6897
-/+ buffers/cache:    752    7113
Swap:    16382     32   16350

從上面的命令結(jié)果顯示中可以看出：內(nèi)存總共8G，已使用7725M，剩余141M，不少的人都是這么看的。
但其實(shí)這樣并不能作為實(shí)際的使用率。因?yàn)橛辛司彺鏅C(jī)制，具體算法如下：

空閑內(nèi)存=free（141）+buffers（74）+cached（6897）

已用內(nèi)存=total（7866）-空閑內(nèi)存

由此算出空閑內(nèi)存是7112M，已用內(nèi)存754M，這才是真正的使用率，也可參考-/+ buffers/cache這行信息也是內(nèi)存正確使用率。

3）緩存區(qū)分buffers和cached區(qū)別

內(nèi)核在保證系統(tǒng)能正常使用物理內(nèi)存和數(shù)據(jù)量讀寫情況下來分配緩沖區(qū)大小。

buffers用來緩存metadata及pages，可以理解為系統(tǒng)緩存，例如，vi打開一個(gè)文件。

cached是用來給文件做緩存，可以理解為數(shù)據(jù)塊緩存，例如，dd if=/dev/zero of=/tmp/test count=1 bs=1G 測試寫入一個(gè)文件，就會被緩存到緩沖區(qū)中，當(dāng)下一次再執(zhí)行這個(gè)測試命令時(shí)，寫入速度會明顯很快。

4）Swap用途

Swap意思是交換分區(qū)，通常我們說的虛擬內(nèi)存，是從硬盤中劃分出的一個(gè)分區(qū)。當(dāng)物理內(nèi)存不夠用的時(shí)候，內(nèi)核就會釋放緩存區(qū)（buffers/cache）里一些長時(shí)間不用的程序，然后將這些程序臨時(shí)放到Swap中，也就是說如果物理內(nèi)存和緩存區(qū)內(nèi)存不夠用的時(shí)候，才會用到Swap。

swap清理：

swapoff -a && swapon -a

注意：這樣清理有個(gè)前提條件，空閑的內(nèi)存必須比已經(jīng)使用的swap空間大

5）釋放緩存區(qū)內(nèi)存的方法

a）清理pagecache（頁面緩存）

# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches   或者 # sysctl -w vm.drop_caches=1

b）清理dentries（目錄緩存）和inodes

# echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches   或者 # sysctl -w vm.drop_caches=2

c）清理pagecache、dentries和inodes

# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches   或者 # sysctl -w vm.drop_caches=3

上面三種方式都是臨時(shí)釋放緩存的方法，要想永久釋放緩存，需要在/etc/sysctl.conf文件中配置：vm.drop_caches=1/2/3，然后sysctl -p生效即可！

另外，可以使用sync命令來清理文件系統(tǒng)緩存，還會清理僵尸(zombie)對象和它們占用的內(nèi)存

# sync

上面操作在大多數(shù)情況下都不會對系統(tǒng)造成傷害，只會有助于釋放不用的內(nèi)存。

但是如果在執(zhí)行這些操作時(shí)正在寫數(shù)據(jù)，那么實(shí)際上在數(shù)據(jù)到達(dá)磁盤之前就將它從文件緩存中清除掉了，這可能會造成很不好的影響。那么如果避免這種事情發(fā)生呢？

因此，這里不得不提一下/proc/sys/vm/vfs_cache_pressure這個(gè)文件，告訴內(nèi)核，當(dāng)清理inoe/dentry緩存時(shí)應(yīng)該用什么樣的優(yōu)先級。

vfs_cache_pressure=100 這個(gè)是默認(rèn)值，內(nèi)核會嘗試重新聲明dentries和inodes，并采用一種相對于頁面緩存和交換緩存比較”合理”的比例。
減少vfs_cache_pressure的值，會導(dǎo)致內(nèi)核傾向于保留dentry和inode緩存。
增加vfs_cache_pressure的值，（即超過100時(shí)），則會導(dǎo)致內(nèi)核傾向于重新聲明dentries和inodes

總之，vfs_cache_pressure的值：
小于100的值不會導(dǎo)致緩存的大量減少
超過100的值則會告訴內(nèi)核你希望以高優(yōu)先級來清理緩存。

其實(shí)無論vfs_cache_pressure的值采用什么值，內(nèi)核清理緩存的速度都是比較低的。
如果將此值設(shè)置為10000，系統(tǒng)將會將緩存減少到一個(gè)合理的水平。

釋放內(nèi)存前先使用sync命令做同步，以確保文件系統(tǒng)的完整性，將所有未寫的系統(tǒng)緩沖區(qū)寫到磁盤中，包含已修改的 i-node、已延遲的塊 I/O 和讀寫映射文件。否則在釋放緩存的過程中，可能會丟失未保存的文件。

/proc是一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)，可以通過對它的讀寫操作作為與kernel實(shí)體間進(jìn)行通信的一種手段。也就是說可以通過修改/proc中的文件，來對當(dāng)前kernel的行為做出調(diào)整。也就是說我們可以通過調(diào)整/proc/sys/vm/drop_caches來釋放內(nèi)存。

drop_caches的值可以是0-3之間的數(shù)字，代表不同的含義：

0：不釋放（系統(tǒng)默認(rèn)值）
1：釋放頁緩存
2：釋放dentries和inodes
3：釋放所有緩存

以上就是關(guān)于Linux系統(tǒng)清除緩存的全部知識點(diǎn)內(nèi)容，感謝大家的學(xué)習(xí)和對腳本之家的支持。