目录项高速缓存：存放描述文件系统路径名的目录项对象。(buffers)
索引节点高速缓存：存放描述磁盘索引节点的索引节点对象。(buffers)
页高速缓存：存放完整的数据页对象，每个页所包含的数据一定属于某个文件，同时所有的文件读写操作都依赖于页高速缓存。是linux内核所使用的主要磁盘高速缓存。(cached)

3 文件延迟写技术

VFS文件系统采用了文件数据延迟写的技术。在调用系统接口写数据时没有使用同步写模式，而是先保存在缓存中，等满足条件时，才将数据刷入磁盘中。

脏页：进程修改了缓存中的数据，相应的页标记为脏页pg_dirty。即未被同步回磁盘的页。

3.1 数据刷入磁盘条件

文件大小超出缓存大小：页高速缓存已满，还需要更多的页，或脏页的数量已经太多。
时间片到达：从页变成脏页以来已过去太长时间
主动刷新：进程请求对块设备或者特定文件任何待定的变化都进行刷新。通过调用sync()、fsync()或者fdatasync()系统调用来实现。

4 free命令

free命令：显示当前已使用和未使用的内存，包括：物理内存，swap内存，buffers，cached。

4.1 Mem物理内存

第一行用全局角度描述系统使用的内存状况：
total：总物理内存
used：已使用物理内存，包括：buffers + cached + 应用程序使用内存

free：完全未被使用的物理内存
shared：应用程序共享内存
buffers：缓存，主要用于目录方面,inode值等（ls大目录可看到这个值增加）
cached：缓存，用于已打开的文件 (打开大文件可以看到变化)

公式一：total = used + free

eg: 16471080 = 13939496 + 2531584

公式二：used = buffers + cached+ 进程使用内存

eg: 13939496 = 1404 + 5474748 + 8463344

4.2 应用程序的内存使用

第二行描述应用程序的内存使用：
前个值表示-buffers/cache——应用程序使用的内存大小，used减去缓存值
后个值表示+buffers/cache——所有可供应用程序使用的内存大小，free加上缓存值

应用程序已使用内存
-buffers/cache=used-buffers-cached

eg: 8463344 = 13939496 - 1404 - 5474748

应用程序可使用内存
+buffers/cache=free+buffers+cached

eg: 8007739 = 2531584 + 1404 + 5474748

4.3 交换内存swap

4.3.1 什么时候交换内存

当发生分页回收时，在非活跃列表中属于进程地址空间的候选分页可以被移出。目的是保证主内存的分配。linux中使用交换技术能够更有效地使用空间。

虚拟内存由物理内存和磁盘子系统或swap分区组成。如果在linux中虚拟内存管理器发现内存分页已经被分配，但是大量时间还没有使用完，它会将这个内存分页移到swap空间。

第三行表示swap的使用：
used——已使用
free——未使用

5 性能优化

与文件系统打交道的，一般都是磁盘，磁盘的效率可以说是最差的（CPU>CPU缓存>内存>磁盘），但是在开发时，处处离不开磁盘，如读写文件、打印日志等。都是在涉及到磁盘的操作，在性能优化中，磁盘的优化是非常重要的一环。

5.1系统参数调优

脏页背景阈值调整：当脏页数据还达到阈值将会刷新磁盘。正常是10%写入磁盘，修改文件/proc/sys/vm/dirty_background_ratio来调整该值。
脏页刷新定时器调整：当页高速缓存中有脏页，且很久没刷新时，由wb_timer动态定时器刷新。通常是500分之一秒，不过可以通过修改/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs文件调整该值

其他的参数，请查看： /proc/sys/vm/dirty_* 中的文件

5.2 应用程序性能优化

在就用程序中，如果涉及到磁盘的操作，比如：数据库，本地文件等。可以在中间添加一层缓存，也可直接用缓存数据库等，避免直接接作磁盘。

在架构设计时，添加一个缓存层(redis/memcached/直接内存)等
把数据放在缓存层中
采用定时刷新的方法，把更改未同步的数据刷新到数据库或本地文件
如果重要的数据，可直接刷新缓存后同步

6 总结

目前的系统架构设计中，都会添加缓存层，因为缓存层的效率非常高，对于高并发的设计更是如些。因此缓存的思想是非常重要的。

今天的分享到这，如果有写的有错误的地方，欢迎指正。同时希望志同道合的人一起来交流，进步。