WEB架构之缓存-Buffer与Cache（01）

备注：它们都是解决速度不一致的问题，都涉及到IO操作。

1.1 Buffer

一般用于写操作，可以称之为写缓冲。用于解决不同介质直接存储速度的不同，将数据写入到比自己相对慢的不是很多的中间区域就返回，然后最终再写入到目标地址，提高写入性能。缓冲也可以有多级。

1.2 Cache

一般用户读操作，可以称之为读缓存。用于将频繁读取的内容放入缓存，下次再读取相同的内容，直接从缓存中读取，提高读取性能，缓存可以有多级。

1.2.1 Cache存放的位置

1. 客户端（浏览器缓存）
2. 内存（本机内存、远程服务器内存）
3. 硬盘（本机硬盘、远程服务器硬盘）

1.2.2 Cache的几个重要指标

• Cache过期时间：TTL
• Cache过期检查、强制过期
• Cache命中率（重点）： 一个完全没有命中率的cache没有意义

1.3 内存文件存储之tmpfs

1.3.1 tmpfs解析

• 原始内存使用状态：

[root@linux-node1 ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        476M     0  476M   0% /dev
tmpfs           487M     0  487M   0% /dev/shm
tmpfs           487M  7.6M  479M   2% /run
tmpfs           487M     0  487M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3        47G  1.9G   46G   5% /
/dev/sda1      1014M  132M  883M  13% /boot
tmpfs            98M     0   98M   0% /run/user/0
[root@linux-node1 ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            972         210         668           7          93         641
Swap:          2047           0        2047

• 在/dev/shm/写入81M内容后的内存状态：

[root@linux-node1 shm]# dd if=/dev/zero /dev/shm/of=temp count=81 size=1M
[root@linux-node1 shm]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        476M     0  476M   0% /dev
tmpfs           487M   81M  406M  17% /dev/shm
tmpfs           487M  7.6M  479M   2% /run
tmpfs           487M     0  487M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3        47G  1.9G   46G   5% /
/dev/sda1      1014M  132M  883M  13% /boot
tmpfs            98M     0   98M   0% /run/user/0
[root@linux-node1 shm]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            972         210         586          88         174         560
Swap:          2047           0        2047

• 内存状态解析：

1. 原始状态时内存的available为641M，写入状态时内存available为560M，641M-560M=81M，证明我们放置的81M的文件是使用了内存空间。
2. 原始状态时内存的shared为7M，写入状态时内存shared为88M，88M-7M=81M，证明/dev/shm是Linux给共享内存使用的。

1.3.2 tmpfs使用

• 挂载tmpfs（默认挂载大小为物理内存的一半）：

[root@linux-node1 ~]# mount -t tmpfs tmpfs /mnt/tmp
[root@linux-node1 ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        476M     0  476M   0% /dev
tmpfs           487M     0  487M   0% /dev/shm
tmpfs           487M  7.6M  479M   2% /run
tmpfs           487M     0  487M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3        47G  1.9G   46G   5% /
/dev/sda1      1014M  132M  883M  13% /boot
tmpfs            98M     0   98M   0% /run/user/0
tmpfs           487M     0  487M   0% /mnt/tmp

• 指定空间大小挂载tmpfs：

[root@linux-node1 ~]# mount -t tmpfs -o size=1G tmpgs /mnt/tmp
[root@linux-node1 ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        476M     0  476M   0% /dev
tmpfs           487M     0  487M   0% /dev/shm
tmpfs           487M  7.6M  479M   2% /run
tmpfs           487M     0  487M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3        47G  1.9G   46G   5% /
/dev/sda1      1014M  132M  883M  13% /boot
tmpfs            98M     0   98M   0% /run/user/0
tmpgs           1.0G     0  1.0G   0% /mnt/tmp

• 重新挂载tmpfs：

[root@linux-node1 ~]# mount -o remount,size=512M /mnt/tmp
[root@linux-node1 ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs        476M     0  476M   0% /dev
tmpfs           487M     0  487M   0% /dev/shm
tmpfs           487M  7.6M  479M   2% /run
tmpfs           487M     0  487M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3        47G  1.9G   46G   5% /
/dev/sda1      1014M  132M  883M  13% /boot
tmpfs            98M     0   98M   0% /run/user/0
tmpgs           512M     0  512M   0% /mnt/tmp

1.3.3 tmpfs优势

1. 存储空间的设置和动态变化
2. 速度快
3. 没有持久性

1.3.4 tmpfs应用场景

1. 反向代理缓存中，缓存目录使用tmpfs
2. 将php的session文件放在tmpfs下
3. 将服务的socket文件放在tmpfs下
4. 根据业务需要，需要临时存储并且高性能读写的目录