一、什么是缓存 I/O (Buffered I/O)
缓存 I/O 又被称作标准 I/O，大多数文件系统的默认 I/O 操作都是缓存 I/O。在 Linux 的缓存 I/O 机制中，操作系统会将 I/O 的数据缓存在文件系统的页缓存（ page cache ）中，也就是说，数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。缓存 I/O 有以下这些优点：
缓存 I/O 使用了操作系统内核缓冲区，在一定程度上分离了应用程序空间和实际的物理设备。
缓存 I/O 可以减少读盘的次数，从而提高性能。
当应用程序尝试读取某块数据的时候，如果这块数据已经存放在了页缓存中，那么这块数据就可以立即返回给应用程序，而不需要经过实际的物理读盘操作。当然，如果数据在应用程序读取之前并未被存放在页缓存中，那么就需要先将数据从磁盘读到页缓存中去。对于写操作来说，应用程序也会将数据先写到页缓存中去，数据是否被立即写到磁盘上去取决于应用程序所采用的写操作机制：如果用户采用的是同步写机制（ synchronous writes ）, 那么数据会立即被写回到磁盘上，应用程序会一直等到数据被写完为止；如果用户采用的是延迟写机制（ deferred writes ），那么应用程序就完全不需要等到数据全部被写回到磁盘，数据只要被写到页缓存中去就可以了。在延迟写机制的情况下，操作系统会定期地将放在页缓存中的数据刷到磁盘上。与异步写机制（ asynchronous writes ）不同的是，延迟写机制在数据完全写到磁盘上的时候不会通知应用程序，而异步写机制在数据完全写到磁盘上的时候是会返回给应用程序的。所以延迟写机制本身是存在数据丢失的风险的，而异步写机制则不会有这方面的担心。
二、文件 Cache
文件 Cache 是文件数据在内存中的副本，因此文件 Cache 管理与内存管理系统和文件系统都相关：一方面文件 Cache 作为物理内存的一部分，需要参与物理内存的分配回收过程，另一方面文件 Cache 中的数据来源于存储设备上的文件，需要通过文件系统与存储设备进行读写交互。从操作系统的角度考虑，文件 Cache 可以看做是内存管理系统与文件系统之间的联系纽带。因此，文件 Cache 管理是操作系统的一个重要组成部分，它的性能直接影响着文件系统和内存管理系统的性能。
为了提升磁盘设备的IO性能，操作系统会使用内存作为磁盘设备的cache，并使用memory map方式在访问时建立与文件系统的缓存映射。文件系统的缓存，是以Page Cache为单位，一个Page Cache包含多个Buffer Cache。
向文件中写入数据时，数据会先缓存在Page Cache中，内存中的这部分数据被标注为Dirty Page，linux系统上的pdflush守护进程会跟进系统设置将将这部分Dirty Page刷到磁盘上，也可以通过fsync系统调用在数据写入后强制刷到磁盘上。将写入的数据刷入磁盘时，是以Buffer Cache为单位，每次回写若干个Buffer Cache。
读取文件内容时，系统会一次性连续读取包括所请求页面在内的多个页面（如预读页面个数为n）。如果请求的页面在page cache中命中的话，会从缓存中返回页面内容，增加读取的页面数量，异步读取2n个页面;如果请求的页面没有在page cache中命中，也会增加读取页面数量，同步读取2n个页面。
文件 Cache 管理指的就是对这些由操作系统分配，并用来存储文件数据的内存的管理。 Cache 管理的优劣通过两个指标衡量：一是 Cache 命中率，Cache 命中时数据可以直接从内存中获取，不再需要访问低速外设，因而可以显著提高性能；二是有效 Cache 的比率，有效 Cache 是指真正会被访问到的 Cache 项，如果有效 Cache 的比率偏低，则相当部分磁盘带宽会被浪费到读取无用 Cache 上，而且无用 Cache 会间接导致系统内存紧张，最后可能会严重影响性能。
三、如何清除linux内核缓存
1.仅清除页面缓存（PageCache）
# sync; echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
2.清除目录项和inode
# sync; echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
3.清除页面缓存，目录项和inode
# sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
上述命令的说明：
sync 将刷新文件系统缓冲区（buffer），命令通过“;”分隔，顺序执行，shell在执行序列中的下一个命令之前会等待命令的终止。正如内核文档中提到的，写入到drop_cache将清空缓存而不会杀死任何应用程序/服务，echo命令做写入文件的工作。
