2. Buffer：緩衝區，用於儲存速度不同步的裝置或優先順序不同的裝置之間傳輸資料；通過buffer可以減少程序間通訊需要等待的時間，當儲存速度快的裝置與儲存速度慢的裝置進行通訊時，儲存慢的資料先把資料存放到buffer，達到一定程度儲存快的裝置再讀取buffer的資料，在此期間儲存快的裝置CPU可以幹其他的事情。

Buffer：一般是用在寫入磁碟的，例如：某個程序要求多個欄位被讀入，當所有要求的欄位被讀入之前已經讀入的欄位會先放到buffer中。

假設某地發生了自然災害（比如地震），居民缺衣少食，於是派救火車去給若干個居民點送水。
救火車到達第一個居民點，開閘放水，老百姓就拿著盆盆罐罐來接水。
假如說救火車在一個居民點停留100分鐘放完了水，然後重新儲水花半個小時，再開往下一個居民點。這樣一個白天來來來回回的，也就是4-5個居民點。
但我們想想，救火車是何等存在，如果把水龍頭完全開啟，其強大的水壓能輕易衝上10層樓以上， 10分鐘就可以把水全部放完。但因為居民是拿盆罐接水，100%開啟水龍頭那就是給人洗澡了，所以只能開啟一小部分（比如10%的流量）。但這樣就降低了放水的效率（只有原來的10%了），10分鐘變100分鐘。
那麼，我們是否能改進這個放水的過程，讓救火車以最高效率放完水、儘快趕往下一個居民點呢？
方法就是：在居民點建蓄水池。
救火車把水放到蓄水池裡，因為是以100%的效率放水，10分鐘結束然後走人。居民再從蓄水池裡一點一點的接水。
我們分析一下這個例子，就可以知道Cache的含義了。
救火車要給居民送水，居民要從救火車接水，就是說居民和救火車之間有互動，有聯絡。
但救火車是“高速裝置”，居民是“低速裝置”，低速的居民跟不上高速的救火車，所以救火車被迫降低了放水速度以適應居民。
為了避免這種情況，在救火車和居民之間多了一層“蓄水池（也就是Cache）”，它一方面以100%的高效和救火車打交道，另一方面以10%的低效和居民打交道，這就解放了救火車，讓其以最高的效率執行，而不被低速的居民拖後腿，於是救火車只需要在一個居民點停留10分鐘就可以了。
所以說，蓄水池是“活雷鋒”，把高效留給別人，把低效留給自己。把10分鐘留給救火車，把100分鐘留給自己。

從以上例子可以看出，所謂Cache，就是“為了彌補高速裝置和低速裝置之間的矛盾”而設立的一箇中間層。因為在現實裡經常出現高速裝置要和低速裝置打交道，結果被低速裝置拖後腿的情況。

以PC為例。CPU速度很快，但CPU執行的指令是從記憶體取出的，計算的結果也要寫回記憶體，但記憶體的響應速度跟不上CPU。
CPU跟記憶體說：你把某某地址的指令發給我。記憶體聽到了，但因為速度慢，遲遲不見指令返回，這段時間，CPU只能無所事事的等待了。這樣一來，再快的CPU也發揮不了效率。
怎麼辦呢？在CPU和記憶體之間加一塊“蓄水池”，也就是Cache（片上快取），這個Cache速度比記憶體快，從Cache取指令不需要等待。
當CPU要讀記憶體的指令的時候先讀Cache再讀記憶體，但一開始Cache是空著的，只能從記憶體取，這時候的確是很慢，CPU需要等待。
但從記憶體取回的不僅僅是CPU所需要的指令，還有其它的、當前不需要的指令，然後把這些指令存在Cache裡備用。
CPU再取指令的時候還是先讀Cache，看看裡面有沒有所需指令，如果碰巧有就直接從Cache取，不用等待即可返回（命中），這就解放了CPU，提高了效率。（當然不會是100%命中，因為Cache的容量比記憶體小）

CPU的Cache，可以有好幾層，而且還分資料Cache和指令Cache

磁碟快取也是一樣，剛才說記憶體是慢速裝置，所以需要片上快取，但這個“慢”是相對於CPU而言的，相對於機械硬碟HDD，記憶體的速度可快多了。
對於磁碟的讀寫操作，在很久以前，讀寫過程需要CPU參與，後來出現了“DMA/直接記憶體訪問"就不再需要CPU了，但即使如此，高負荷、長時間的磁碟讀寫也非常的耗時，因為磁碟是機械旋轉部件，其讀寫速度相比CPU和記憶體條的二進位制電壓變化速度，那就是蒸汽機和火箭速度的差別。
為了加快資料的讀寫速度，在磁碟和記憶體之間也插入一層Cache（Windows在記憶體裡劃分出一塊區域作為Cache，硬碟也有板載Cache。）
寫入資料的時候先寫入到Cache裡；因為Cache很快，所以資料很快就寫入。
比方說，1G的資料，如果直接寫入硬碟需要10秒，但寫入Cache（也就是系統記憶體）只需要1秒。
這樣一來使用者就有了系統速度很快的“幻覺”。但這只是障眼法，資料暫存在Cache裡並沒有被真正寫入磁碟，等系統空閒的時候再慢慢寫入。
同理，在讀資料的時候，除了所需的資料，還有一堆目前不需要的資料也都被讀出來放到記憶體的Cache裡。下次再讀的時候，如果恰巧Cache裡有所需的資料就可直接讀入（命中），這就避免了從慢速的HDD讀資料的尷尬。使用者的體驗同樣也是速度很快。（同樣不會100%命中，因為RAM的容量遠小於硬碟容量）

PC有16G的記憶體，磁碟Cahce佔用了3.59G，這是動態的，會自動調整大小

硬碟也內建了Cache。某品牌硬碟的廣告強調了大快取的優勢

以上舉了3個栗子：蓄水池、CPU的Cache、磁碟的Cache
Cache的存在是為了解決什麼問題？速度太慢了，要加快速度！

那麼buffer呢？ 請允許我再次舉起栗子。
比如說吐魯番的葡萄熟了，要用大卡車裝葡萄運出去賣
果園的姑娘採摘葡萄，當然不是前手把葡萄摘下來,後手就放到卡車上，而是需要一箇中間過程“籮筐”：摘葡萄→放到籮筐裡→把籮筐裡的葡萄倒入卡車。
也就是說，雖然最終目的是“把葡萄倒入卡車”，但中間必須要經過“籮筐”的轉手，這裡的籮筐就是Buffer。是“暫時存放物品的空間”。
注意2個關鍵詞：暫時，空間
再換句話說，為了完成最終目標：把葡萄放入卡車的空間，需要暫時把葡萄放入籮筐的空間。

以BT為例，BT下載需要長時間的掛機，電腦就有可能24小時連軸轉，但BT下載的資料是碎片化的，體現在硬碟寫入上也是碎片化的，因為硬碟是機械定址器件，這種碎片化的寫入會造成硬碟長時間高負荷的機械運動，造成硬碟過早老化損壞，當年有大量的硬碟因為BT下載而損壞。
於是新出的BT軟體在記憶體裡開闢了Buffer，資料暫時寫入Buffer，攢到一定的大小（比如512M）再一次性寫入硬碟，這種“化零為整”的寫入方式大大降低了硬碟的負荷。
這就是：為了完成最終目標：把資料寫入硬碟空間，需要暫時寫入Buffer的空間。

再以程式設計為例，假設要實現一個功能：接受使用者鍵入的字串，並賦值給一個字串變數
其過程如下：
1：在記憶體中開闢一個”鍵盤緩衝區“接受使用者鍵入的字串
2：把緩衝區中的字串copy到程式中定義的字串變數指向的記憶體空間（也就是賦值過程）
也就是說，為了完成最終目標：把字串放入字串變數指向的空間，需要暫時把字串放入“鍵盤緩衝區”的空間。

以上舉的3個栗子：籮筐、BT的Buffer，鍵盤緩衝區的Buffer
Buffer的存在是為了解決什麼問題？找個臨時的儲存空間！

總結：
Cache和Buffer的相同點：都是2個層面之間的中間層，都是記憶體。
Cache和Buffer的不同點：Cache解決的是時間問題，Buffer解決的是空間問題。
為了提高速度，引入了Cache這個中間層。
為了給資訊找到一個暫存空間，引入了Buffer這個中間層。
為了解決2個不同維度的問題（時間、空間），恰巧取了同一種解決方法：加入一箇中間層，先把資料寫到中間層上，然後再寫入目標。
這個中間層就是記憶體“RAM”，既然是儲存器就有2個引數：寫入的速度有多塊（速度），能裝多少東西（容量）
Cache利用的是RAM提供的高讀寫速度，Buffer利用的是RAM提供的儲存容量（空間）。1、Buffer（緩衝區）是系統兩端處理速度平衡（從長時間尺度上看）時使用的。它的引入是為了減小短期內突發I/O的影響，起到流量整形的作用。比如生產者——消費者問題，他們產生和消耗資源的速度大體接近，加一個buffer可以抵消掉資源剛產生/消耗時的突然變化。
2、Cache（快取）則是系統兩端處理速度不匹配時的一種折衷策略。因為CPU和memory之間的速度差異越來越大，所以人們充分利用資料的區域性性（locality）特徵，通過使用儲存系統分級（memory hierarchy）的策略來減小這種差異帶來的影響。
3、假定以後儲存器訪問變得跟CPU做計算一樣快，cache就可以消失，但是buffer依然存在。比如從網路上下載東西，瞬時速率可能會有較大變化，但從長期來看卻是穩定的，這樣就能通過引入一個buffer使得OS接收資料的速率更穩定，進一步減少對磁碟的傷害。
4、TLB（Translation Lookaside Buffer，翻譯後備緩衝器）名字起錯了，其實它是一個cache.

監控linux資源時，在輸入top命令後，發現記憶體相關MEM和SWAP的buffer與Cache，順便研究了一下。

什麼是Cache?什麼是Buffer?二者的區別是什麼？ 

Buffer和Cache的區別 buffer與cache操作的物件就不一樣。

1、buffer（緩衝）是為了提高記憶體和硬碟（或其他I/O裝置）之間的資料交換的速度而設計的。

2、cache（快取）

從CPU角度考慮，是為了提高cpu和記憶體之間的資料交換速度而設計的，例如平常見到的一級快取、二級快取、三級快取。 cpu在執行程式所用的指令和讀資料都是針對記憶體的，也就是從記憶體中取得的。由於記憶體讀寫速度慢，為了提高cpu和記憶體之間資料交換的速度，在cpu和記憶體之間增加了cache，它的速度比記憶體快，但是造價高，又由於在cpu內不能整合太多積體電路，所以一般cache比較小，以後intel等公司為了進一步提高速度，又增加了二級cache，甚至三級cache，它是根據程式的區域性性原理而設計的，就是cpu執行的指令和訪問的資料往往在集中的某一塊，所以把這塊內容放入cache後，cpu就不用在訪問記憶體了，這就提高了訪問速度。當然若cache中沒有cpu所需要的內容，還是要訪問記憶體的。

從記憶體讀取與磁碟讀取角度考慮，cache可以理解為作業系統為了更高的讀取效率，更多的使用記憶體來快取可能被再次訪問的資料。

緩衝（buffers）是根據磁碟的讀寫設計的，把分散的寫操作集中進行，減少磁碟碎片和硬碟的反覆尋道，從而提高系統性能。linux有一個守護程序定期清空緩衝內容（即寫入磁碟），也可以通過sync命令手動清空緩衝。

簡單來說，buffer是即將要被寫入磁碟的，而cache是被從磁碟中讀出來的。 buffer是由各種程序分配的，被用在如輸入佇列等方面。一個簡單的例子如某個程序要求有多個欄位讀入，在所有欄位被讀入完整之前，程序把先前讀入的欄位放在buffer中儲存。

cache經常被用在磁碟的I/O請求上，如果有多個程序都要訪問某個檔案，於是該檔案便被做成cache以方便下次被訪問，這樣可提高系統性能。