從字面上和語義來看，buffer名為緩沖，cache名為緩存。我們知道各種硬體存在制作工藝上的差别，是以當兩種硬體需要互動的時候，肯定會存在速度上的差異，而且隻有互動雙方都完成才可以各自處理别的其他事務。假如現在有兩個需要互動的裝置A和B，A裝置用來互動的接口速率為1000M/s，B裝置用來互動的接口速率為500M/s，那他們彼此通路的時候都會出現以下兩種情況：（以A來說）
一.A從B取一個1000M的檔案結果需要2s，本來需要1s就可以完成的工作，卻還需要額外等待1s,B裝置把剩餘的500M找出來，這等待B取出剩下500M的空閑時間内(1s)其他的事務還幹不了
二.A給B一個1000M的檔案結果也需要2s，本來需要也就1s就可以完成的工作，卻由于B，1s内隻能拿500M，剩下的500M還得等下一個1sB來取，這等待下1s的時間還做不了其他事務。
那有什麼方法既可以讓A在‘取’或‘給’B的時候既能完成目标任務又不浪費那1s空閑等待時間去處理其他事務呢？我們知道産生這種結果主要是因為B跟不上A的節奏，但即使這樣A也得必須等B處理完本次事務才能幹其他活（單核cpu來說），除非你有三頭六臂。那有小夥伴可能會問了，能不能在A和B之間加一層區域比如說ab，讓ab既能跟上A的頻率也會照顧B的感受，沒錯我們确實可以這樣設計來磨合接口速率上的差異，你可以這樣想象，在區域ab提供了兩個互動接口一個是a接口另一個是b接口，a接口的速率接近A，b接口的速率最少等于B，然後我們把ab的a和A相連，ab的b和B相連，ab就像一座橋把A和B連結起來，并告知A和B通過他都能轉發給對方，檔案可以暫時存儲，最終拓撲大概如下：
現在我們再來看上述兩種情況：
對于第一種情況A要B：當A從B取一個1000M的檔案，他把需求告訴了ab，接下來ab通過b和B進行檔案傳送，由于B本身的速率，傳送第一次ab并沒有什麼卵用，對A來說不僅浪費了時間還浪費了感情，ab這家夥很快感受到了A的不滿，是以在第二次傳送的時候，ab背着B偷偷緩存了一個一模一樣的檔案，而且隻要從B取東西，ab都會緩存一個拷貝下來放在自己的大學營，如果下次A或者其他C來取B的東西，ab直接就給A或C一個貨真價實的赝品，然後把它通過a接口給了A或C，由于a的速率相對接近A的接口速率，是以A覺得不錯為他省了時間，最終和ab的a成了好基友，說白了此時的ab提供的就是一種緩存能力，即cache，絕對的走私！因為C取的是A執行的結果。是以在這種工作模式下，怎麼取得的東西是最新的也是我們需要考慮的，一般就是清cache。例如cpu讀取記憶體資料，硬碟一般都提供一個記憶體作為緩存來增加系統的讀取性能
對于第二種情況A給B：當A發給B一個1000M的檔案，因為A知道通過ab的a接口就可以轉交給B，而且通過a接口要比通過B接口傳送檔案需要等待的時間更短，是以1000M通過a接口給了ab ，站在A視圖上他認為已經把1000M的檔案給了B，但對于ab并不立即交給B，而是先緩存下來，除非B執行sync指令，即使B馬上要，但由于b的接口速率最少大于B接口速率，是以也不會存在漏洞時間，但最終的結果是A節約了時間就可以幹其他的事務，說白了就是推卸責任，哈哈而ab此時提供的就是一種緩沖的能力，即buffer，它存在的目的适用于當速度快的往速度慢的輸出東西。例如記憶體的資料要寫到磁盤，cpu寄存器裡的資料寫到記憶體。
看了上面這個例子，那我們現在看一下在計算機領域，在處理磁盤IO讀寫的時候，cpu，memory，disk基于這種模型給出的一個執行個體。我們先來一幅圖：（我從别家當來的，我覺得，看N篇文檔 不如瞄此一圖）
page cache：檔案系統層級的緩存，從磁盤裡讀取的内容是存儲到這裡，這樣程式讀取磁盤内容就會非常快，比如使用grep和find等指令查找内容和檔案時，第一次會慢很多，再次執行就快好多倍，幾乎是瞬間。但如上所說，如果對檔案的更新不關心，就沒必要清cache，否則如果要實施同步，必須要把記憶體空間中的cache clean下
buffer cache：磁盤等塊裝置的緩沖，記憶體的這一部分是要寫入到磁盤裡的。這種情況需要注意，位于記憶體buffer中的資料不是即時寫入磁盤，而是系統空閑或者buffer達到一定大小統一寫到磁盤中，是以斷電易失，為了防止資料丢失是以我們最好正常關機或者多執行幾次sync指令，讓位于buffer上的資料立刻寫到磁盤裡。
接下來說一下Linux上怎麼檢視buffer/cache,怎麼flush…cache ？
[[email protected] ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 727 359 367 0 36 171
-/+ buffers/cache: 152 575
Swap: 2047 0 2047
第一部分Mem行：
total：記憶體總數
used：已經使用的記憶體數
free：空閑的記憶體數
shared：可用的共享記憶體
buffers：記憶體緩沖數
cached：記憶體緩存數
第二部分:(-/+ buffers/cache)
used:除去被用作buffers和cache記憶體後已用的記憶體
free：用作buffers和cache的記憶體加上Mem部分空閑的記憶體數
第三部分:（Swap）
用一部分磁盤當做記憶體用的“記憶體”
現在我們來做一下資料統計
total=Mem_used+Mem_free
Mem_used=Mem_buffers+Mem_cached+(-/+ buffers/cache)_used
Mem_free=(-/+ buffers/cache)_free-Mem_buffers-Mem_cached
通過以上等式，我們可以知道：
1.buffers和cache也是RAM劃分出來的一部分位址空間
2.buffers和cache的位址空間也可作為空閑記憶體的組成部分，這意味着我們可以通過向核心傳參釋放一部分記憶體給其他程序
3.由于buffers/cache 是一種動态的記憶體位址空間，是以已用空間和空餘空間有絕對使用，絕對空餘空間，算上buffers/cache的相對已用空間和相對空餘空間四個概念。
如何釋放緩存嗎？我們知道Linux的一個重要思想是一切皆檔案，比如各種輸入輸出裝置：鍵盤，滑鼠，網卡，顯示器，列印機，U盤，console口，在linux的國度裡都可為其建立一個檔案作為通路裝置的入口，而核心的各種參數也被映射成了檔案，不過核心參數這種檔案比較特殊，在linux上有兩個僞檔案系統：/proc,/sys。
/proc:核心狀态和統計資訊的輸出接口：同時還提供一個配置接口，/proc/sys/ 一些檔案可接受使用者指定一個新的value來實作對核心某功能或特性的配置：切記不能用文本編輯器去打開，我們可以通過以下三種方式可以去修改：
1).sysctl [options] [var=[value]]
var格式 x.x.x… 指令預設的根目錄是 /proc/sys
sysctl -a ：檢視所有根目錄下的核心參數（可以送給grep來檢索需要的核心參數）
sysctl var: 檢視指定核心參數的值（如果你很熟悉這個目錄你可以直接指所要改的核心選項）
sysctl -w var=value：設定核心參數var等于value的值
2).cat /proc/sys/Path/var_file
echo “value” > /proc/sys/Path/var_file (通過重定向）
注意！以上兩種方式的設定僅即時生效，核心重新加載就會失效，如果想讓永久生效需要修改其配置檔案
3) 配置檔案：/etc/sysctl.conf,/etc/sysctl.d/*.conf （*是代表所有）這個可以vim，比如我們通過vim 打開并讓其有資料包轉發功能，我們可以修改以下這個參數
# Controls IP packet forwardin
net.ipv4.ip_forward = 1
修改完我們可以通過sysctl -p [/etc/sysctl.conf] 讓其核心重讀配置檔案使其修改的value立即生效。
知道了怎麼修改核心參數，接下來我們清理下buffers/cache
[[email protected] ~]# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
[[email protected] ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 727 177 549 0 0 27
-/+ buffers/cache: 150 577
Swap: 2047 0 2047
我們看到指令執行後buffers為0，cached也隻有27M。
總結：
1.buffer和cache都是為了解決互訪的兩種裝置存在速率差異，使磁盤的IO的讀寫性能或cpu更加高效，減少程序間通信等待的時間
2.buffer：緩沖區-用于存儲速度不同步的裝置或優先級不同的裝置之間傳輸資料，通過buffer可以減少程序間通信需要等待的時間，當存儲速度快的裝置與存儲速度慢的裝置進行通信時，存儲快的裝置先把資料緩存到buffer上，等到系統統一把buffer上的資料寫到速度慢的裝置上。常見的有把記憶體的資料往磁盤進行寫操作，這時你可以檢視一下buffers
3.cache：緩存區-用于對讀取速度比較嚴格，卻因為裝置間因為儲存設備存在速度差異，而不能立刻擷取資料，這時cache就會為了加速緩存一部分資料。常見的是CPU和記憶體之間的資料通信，因為CPU的速度遠遠高于主記憶體的速度，CPU從記憶體中讀取資料需等待很長的時間，而Cache儲存着CPU剛用過的資料或循環使用的部分資料，這時Cache中讀取資料會更快，減少了CPU等待的時間，提高了系統的性能。
問題：
- buffers和cache是必須的嗎？
- 怎麼清除buffers和cache？
- 當buffers值一段時間增長很快說明什麼？cache一段時間增長很快說明什麼？