如何解决Linux系统中Cache持续增加的问题？ (linux cache一直增加)

随着Linux系统的发展，其对缓存的使用也越来越多，特别是在高负载的情况下，缓存不断累积，进而导致系统性能下降。针对这个问题，我们需要在Linux系统中采取一些措施，以确保系统的可靠性和稳定性。

一、缓存是什么？

在了解如何解决缓存问题之前，我们需要理解什么是缓存。简单来说，缓存是一种帮助我们提高IO性能的机制。Linux系统会在物理内存中缓存磁盘或网络数据的结果，以便下一次需要时更快地读取数据。它可以加速文件读取，网络请求和各种应用程序的访问。

二、Cache持续增加的问题

然而，缓存机制并不是完美的。在一些使用缓存的应用程序中，例如内存负载很大的数据库服务，缓存几乎不会被释放以使更多的RAM可供于其他应用程序。在这些情况下，系统中将出现一种现象，Cache会持续增加，这会导致内存压力增大，甚至可能会导致内存泄漏的情况出现。当然，Linux系统在一定程度上可以通过swap分区来帮助释放内存，但这并不是更佳的解决办法。

三、解决Cache持续增加的问题

在解决Cache持续增加的问题之前，我们需要了解缓存应该如何使用。在Linux系统中，我们通常可以利用缓存来加速文件和网络IO。如果我们在缓存中保留文件或网络数据过于频繁，就可能出现上文中提到的问题。因此，处理Cache需要使用一些专业的系统措施。

1、使用Sync命令

Sync命令可以将脏数据从文件系统刷到磁盘上，并清除缓存。通过使用Sync命令，可以强制系统释放缓存。不过，这个方法会导致系统IO性能下降，因此只能在非高峰时段使用。

2、使用Drop-Caches重置缓存

通过使用Drop-Caches命令可以重置系统中的缓存。这个命令可以强制性地清理内核中的缓存。具体命令为：

echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches

此命令会将Cache和Buffer都刷掉，则优先回收Buffer中的空间，然后会回收部分的Page Cache，但会保留一部分的Page Cache。此命令可以释放缓存占用的内存，对系统来说非常有用，适用于临时的故障调整，多为一次性的操作。

3、设置内核参数

在Linux系统中，我们可以通过设置内核参数来控制Cache的使用。例如，通过修改控制器来增加dirty_ratio参数的默认值，可以使缓存定期释放。该参数决定了到达脏缓存限制时，内核必须开始刷写缓存块。类似的参数有dirty_expire_centisecs、nr_overcommit_hugepages等。

4、使用Swap分区

Linux系统中的Swap分区可以在内存不足的情况下为系统提供一个额外的内存空间。实现Swap分区的方法很简单，但它并不是解决Cache问题的更佳方法。Swap分区是一种从硬盘中交换内存数据的方式，这会导致IO性能下降，并且系统的可靠性也会受到影响。

5、优化应用程序

我们可以通过优化应用程序来减少Linux系统中Cache的使用。例如，优化数据库连接池和文件流，以减少系统中的Cache使用。这些优化可以显著提高应用程序的性能，并减少缓存压力。

在Linux系统中，缓存是一个非常重要的机制，但它也可能会导致系统性能下降。如果我们想要更大限度地利用系统中的资源，就需要采取一些措施来处理Cache问题。使用Sync命令、Drop-Caches、设置内核参数、使用Swap分区和优化应用程序可以有效地减少Cache使用，并提高系统的可靠性和稳定性。

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怎么关闭Linux文件系统的cache

写入数据之前必须先进行擦除erase操作

写的时候，如历羡最小单位是页page，对也进行写操渣拍作，也称作“页编程”烂旦，page programming

擦除的最小单位是块block

由于物理特性，容易出错，所以无论是读还是写，都要采取检测和校验，即EDC。

nand flash出厂时候，就有一定坏的块block，成为换块，并且做了一定标记。

nand flash中有个额外的空间，叫做spare area/oob！

linux buff/cache

要理解下面内容，更好对操作系统存储有一定的了解，包括缺页中断等对于物理内存的使用方式和cpu操作硬盘的大概过程等。

linux存在系统buff/cache和CPU cache不同的缓存机制，系统的buff/cache是用于提高硬件IO的操作效率，cpu cache的左睁册右是提高cpu操作内存的效率，这摘抄部分关于系统cache的内容，关于cpu内容的后续会补上。

我们在用户层面上对磁盘文件的各种访问，体现在内核里，则最终转化为针对磁盘（块设备）的一系列I/O操作。

扇区是块设备的基本单元，也是最小的寻址单元，但是内核却并不是按照扇区来执行磁盘操作，而是于扇区之上又抽象出了一个“块”的概念。内核执行的所有磁盘操作都是按照块来进行的，每个块的大小必须数倍于扇区，而且不能超过一个页面的长度，所以块通常的大小是512Byte、1KB或者4KB。

内核只能基于块来访问物理文件系统，所以与扇区是块设备的最小寻址单元相对应，块也被称为是文件系统的最小寻址单元。一个磁盘块被调入散顷内存时，它需要存储在一个缓冲区中，这个缓冲区就是块在内存中的表示，它在内核中使用structbuffer_head来描述。每个块在内存中都与一个缓冲区相对应，同时都拥有一个buffer_head对象。

内核只能基于块来访问物理文件系统，所以与扇区是块设备的最小寻址单元相对应，块也被称为是文件系统的最小寻址单元。一个磁盘块被调入内存时，它需要存储在一个缓冲区中，这个缓冲区就是块在内存中的表示，它在内核中使用structbuffer_head来描述。每个块在内存中都与一个缓冲区相对应，同时都拥有一个buffer_head对象。

因为内核基于块来访问物理文件系统，而磁盘块与内存中的缓冲区又是一一对应的映射关系，所以为了提高对磁盘的存取效率，内核引入了缓冲区缓存的机制，将通过VFS访问的块的内容缓存在内存中。

在旧版本的内核中，page cache和buffer cache是两个独立的缓存，

前者缓存页，后者缓存块，但是一个磁盘块可以在两个缓存中同时存在，因此除了耗费了额外的内存外，还需要对两个缓存中的内容进行同步操作。

从2.4.10内核开始，buffer cache不再是一个独立的缓存，如图10.8所示的那样，它被包含在page cache中，通过page cache来实现。

对于4KB大小的page来说，根据不同悉掘宏的块大小，它可以包含1～8个缓冲区。

摘自《linux内核修炼之道》

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