free 命令是Linux系統上檢視記憶體使用狀況最常用的工具，然而很少有人能說清楚 “buffers” 與 “cached” 之間的區別：
我們先丟擲結論，如果你對研究過程感興趣可以繼續閱讀後面的段落：
“buffers” 表示塊裝置（block device）所佔用的快取頁，包括：直接讀寫塊裝置、以及檔案系統元資料（metadata）比如SuperBlock所使用的快取頁；
“cached” 表示普通檔案資料所佔用的快取頁。
下面是分析過程：
先用 strace 跟蹤 free 命令，看看它是如何計算 “buffers” 和 “cached” 的：
# strace free。。。open（“/proc/meminfo”， O_RDONLY） = 3lseek（3， 0， SEEK_SET） = 0read（3， “MemTotal： 3848656 kB\nMemF”。。。， 2047） = 1170。。。
顯然 free 命令是從 /proc/meminfo 中讀取資訊的，跟我們直接讀到的結果一樣：
# cat /proc/meminfoMemTotal： 3848656 kBMemFree： 865640 kBBuffers： 324432 kBCached： 2024904 kB。。。SwapTotal： 2031612 kBSwapFree： 2031612 kB。。。Shmem： 5312 kB。。。
那麼 /proc/meminfo 中的 “Buffers” 和 “Cached” 又是如何得來的呢？這回沒法偷懶，只能去看原始碼了。原始碼檔案是：fs/proc/meminfo。c ，我們感興趣的函式是：meminfo_proc_show（），閱讀得知：
“Cached” 來自於以下公式：
global_page_state(NR_FILE_PAGES) – total_swapcache_pages – i.bufferram
global_page_state（NR_FILE_PAGES） 表示所有的快取頁（page cache）的總和，它包括：
“Cached”
“Buffers” 也就是上面公式中的 i。bufferram，來自於 nr_blockdev_pages（） 函式的返回值。
交換區快取（swap cache）
global_page_state（NR_FILE_PAGES） 來自 vmstat［NR_FILE_PAGES］，vmstat［NR_FILE_PAGES］ 可以透過 /proc/vmstat 來檢視，表示所有快取頁的總數量：
# cat /proc/vmstat。。。nr_file_pages 587334。。。
注意以上nr_file_pages是以page為單位（一個page等於4KB），而free命令是以KB為單位的。
直接修改 nr_file_pages 的核心函式是：
__inc_zone_page_state（page， NR_FILE_PAGES） 和
__dec_zone_page_state（page， NR_FILE_PAGES），
一個用於增加，一個用於減少。
Swap Cache是什麼？
使用者程序的記憶體頁分為兩種：file-backed pages（與檔案對應的記憶體頁）和anonymous pages（匿名頁）。匿名頁（anonymous pages）是沒有關聯任何檔案的，比如使用者程序透過malloc（）申請的記憶體頁，如果發生swapping換頁，它們沒有關聯的檔案進行回寫，所以只能寫入到交換區裡。
交換區可以包括一個或多個交換區裝置（裸盤、邏輯卷、檔案都可以充當交換區裝置），每一個交換區裝置在記憶體裡都有對應的swap cache，可以把swap cache理解為交換區裝置的”page cache”：page cache對應的是一個個檔案，swap cache對應的是一個個交換區裝置，kernel管理swap cache與管理page cache一樣，用的都是radix-tree，唯一的區別是：page cache與檔案的對應關係在開啟檔案時就確定了，而一個匿名頁只有在即將被swap-out的時候才決定它會被放到哪一個交換區裝置，即匿名頁與swap cache的對應關係在即將被swap-out時才確立。
並不是每一個匿名頁都在swap cache中，只有以下情形之一的匿名頁才在：
匿名頁即將被swap-out時會先被放進swap cache，但通常只存在很短暫的時間，因為緊接著在pageout完成之後它就會從swap cache中刪除，畢竟swap-out的目的就是為了騰出空閒記憶體；
【注：參見mm/vmscan。c： shrink_page_list（），它呼叫的add_to_swap（）會把swap cache頁面標記成dirty，然後它呼叫try_to_unmap（）將頁面對應的page table mapping都刪除，再呼叫pageout（）回寫dirty page，最後try_to_free_swap（）會把該頁從swap cache中刪除。】
曾經被swap-out現在又被swap-in的匿名頁會在swap cache中，直到頁面中的內容發生變化、或者原來用過的交換區空間被回收為止。
【注：當匿名頁的內容發生變化時會刪除對應的swap cache，程式碼參見mm/swapfile。c： reuse_swap_page（）。】
“cached”：
“Cached” 表示除去 “buffers” 和 “swap cache” 之外，剩下的也就是普通檔案的快取頁的數量：
global_page_state（NR_FILE_PAGES） – total_swapcache_pages – i。bufferram
所以關鍵還是要理解 “buffers” 是什麼含義。
“buffers” ：
從原始碼中看到，”buffers” 來自於 nr_blockdev_pages（） 函式的返回值：
long nr_blockdev_pages（void）{ struct block_device *bdev； long ret = 0； spin_lock（&bdev_lock）； list_for_each_entry（bdev， &all_bdevs， bd_list） { ret += bdev->bd_inode->i_mapping->nrpages； } spin_unlock（&bdev_lock）； return ret；}
這段程式碼的意思是遍歷所有的塊裝置（block device），累加每個塊裝置的inode的i_mapping的頁數，統計得到的就是 buffers。顯然 buffers 是與塊裝置直接相關的。
那麼誰會更新塊裝置的快取頁數量（nrpages）呢？我們繼續向下看。
搜尋kernel原始碼發現，最終更新mapping->nrpages欄位的函式就是：
pagemap。h： add_to_page_cache
> filemap。c： add_to_page_cache_locked
> __add_to_page_cache_locked
> page_cache_tree_insert
和：
filemap。c： delete_from_page_cache
> __delete_from_page_cache
> page_cache_tree_delete
static inline int add_to_page_cache（struct page *page， struct address_space *mapping， pgoff_t offset， gfp_t gfp_mask）{ int error； __set_page_locked（page）； error = add_to_page_cache_locked（page， mapping， offset， gfp_mask）； if （unlikely（error）） __clear_page_locked（page）； return error；} void delete_from_page_cache（struct page *page）{ struct address_space *mapping = page->mapping； void （*freepage）（struct page *）； BUG_ON（！PageLocked（page））； freepage = mapping->a_ops->freepage； spin_lock_irq（&mapping->tree_lock）； __delete_from_page_cache（page， NULL）； spin_unlock_irq（&mapping->tree_lock）； mem_cgroup_uncharge_cache_page（page）； if （freepage） freepage（page）； page_cache_release（page）；}
這兩個函式是通用的，block device 和 檔案inode 都可以呼叫，至於更新的是塊裝置的（buffers）還是檔案的（cached），取決於引數變數mapping：
如果mapping對應的是塊裝置，那麼相應的統計資訊會反映在 “buffers” 中；如果mapping對應的是檔案inode，影響的就是 “cached”。我們下面看看kernel中哪些地方會把塊裝置的mapping傳遞進來。
首先是塊裝置本身，開啟時使用 bdev->bd_inode->i_mapping。
static int blkdev_open（struct inode * inode， struct file * filp）{ struct block_device *bdev； /* * Preserve backwards compatibility and allow large file access * even if userspace doesn‘t ask for it explicitly。 Some mkfs * binary needs it。 We might want to drop this workaround * during an unstable branch。 */ filp->f_flags |= O_LARGEFILE； if （filp->f_flags & O_NDELAY） filp->f_mode |= FMODE_NDELAY； if （filp->f_flags & O_EXCL） filp->f_mode |= FMODE_EXCL； if （（filp->f_flags & O_ACCMODE） == 3） filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL； bdev = bd_acquire（inode）； if （bdev == NULL） return -ENOMEM； filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping； return blkdev_get（bdev， filp->f_mode， filp）；}
其次，檔案系統的Superblock也是使用塊裝置：
struct super_block { 。。。 struct block_device *s_bdev； 。。。} int inode_init_always（struct super_block *sb， struct inode *inode）{。。。 if （sb->s_bdev） { struct backing_dev_info *bdi； bdi = sb->s_bdev->bd_inode->i_mapping->backing_dev_info； mapping->backing_dev_info = bdi； }。。。}
sb表示SuperBlock，s_bdev就是塊裝置。Superblock是檔案系統的metadata（元資料），不屬於檔案，沒有對應的inode，所以，對metadata操作所涉及的快取頁都只能利用塊裝置mapping，算入 buffers 的統計值內。
如果檔案含有間接塊（indirect blocks），因為間接塊也屬於metadata，所以走的也是塊裝置的mapping。檢視原始碼，果然如此：
ext4_get_blocks-> ext4_ind_get_blocks -> ext4_get_branch -> sb_getblk static inline struct buffer_head *sb_getblk（struct super_block *sb， sector_t block）{ return __getblk（sb->s_bdev， block， sb->s_blocksize）；}
這樣我們就知道了”buffers” 是塊裝置（block device）佔用的快取頁，分為兩種情況：
直接對塊裝置進行讀寫操作；
檔案系統的metadata（元資料），比如 SuperBlock。
驗證：
現在我們來做個測試，驗證一下上述結論。既然檔案系統的metadata會用到 “buffers”，我們用 find 命令掃描檔案系統，觀察 “buffers” 增加的情況：
# free total used free shared buffers cachedMem： 3848656 2889508 959148 5316 263896 2023340-/+ buffers/cache： 602272 3246384Swap： 2031612 0 2031612 # find / -name abc。def # free total used free shared buffers cachedMem： 3848656 2984052 864604 5320 319612 2023348-/+ buffers/cache： 641092 3207564Swap： 2031612 0 2031612
再測試一下直接讀取block device，觀察”buffers”增加的現象：
# free total used free shared buffers cachedMem： 3848656 3006944 841712 5316 331020 2028648-/+ buffers/cache： 647276 3201380Swap： 2031612 0 2031612 # dd if=/dev/sda1 of=/dev/null count=20002000+0 records in2000+0 records out1024000 bytes （1。0 MB） copied， 0。026413 s， 38。8 MB/s # free total used free shared buffers cachedMem： 3848656 3007704 840952 5316 331872 2028692-/+ buffers/cache： 647140 3201516Swap： 2031612 0 2031612
結論：
free 命令所顯示的 “buffers” 表示塊裝置（block device）所佔用的快取頁，包括直接讀寫塊裝置、以及檔案系統元資料（metadata）如SuperBlock所使用的快取頁；
而 “cached” 表示普通檔案所佔用的快取頁。
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