페이지 캐시와 버퍼 캐시 — 리눅스 IO 캐싱 구조

애플리케이션
    │
    │ read() / write()
    ▼
VFS (Virtual File System)
    │
    ▼
페이지 캐시 (Page Cache)
    │
    │ 캐시 미스 시
    ▼
파일 시스템 (ext4, xfs 등)
    │
    ▼
블록 I/O 레이어
    │
    ▼
디바이스 드라이버
    │
    ▼
디스크 (HDD/SSD)

read() 호출
    │
    ▼
페이지 캐시에 있나? ──── Yes ──→ 캐시에서 바로 반환 (캐시 히트)
    │
    No (캐시 미스)
    │
    ▼
디스크에서 읽기 → 페이지 캐시에 저장 → 애플리케이션에 반환

write() 호출
    │
    ▼
페이지 캐시에 쓰기 (Dirty Page로 표시)
    │
    │ write()는 여기서 반환 (빠름!)
    │
    ▼
커널의 pdflush/writeback 스레드가
나중에 디스크에 비동기 기록

과거 (2.4 이전):
페이지 캐시: 파일 데이터 캐싱
버퍼 캐시: 블록 디바이스 메타데이터 캐싱 (별도 관리)

현재 (2.4 이후):
페이지 캐시에 통합 — 버퍼는 페이지 캐시의 일부로 관리

# free 명령에서 확인
$ free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          16Gi        8Gi        2Gi        500Mi       6Gi        7Gi

# buff/cache 6GB: 디스크 캐시로 사용 중
# available 7GB: 실제로 사용 가능한 메모리 (캐시는 필요 시 해제됨)

# 더티 페이지 비율 (전체 메모리의 %)
cat /proc/sys/vm/dirty_ratio          # 동기 쓰기 전환 임계값 (기본 20%)
cat /proc/sys/vm/dirty_background_ratio  # 백그라운드 기록 시작 임계값 (기본 10%)

# 캐시 수동 비우기 (운영 중에는 사용하지 않는 것이 좋음)
echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches    # 페이지 캐시 비우기
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches    # 슬랩 캐시(dentry, inode) 비우기
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches    # 둘 다 비우기

# readahead 크기 확인 (섹터 단위, 512바이트)
cat /sys/block/sda/queue/read_ahead_kb  # 기본 128KB

# 대용량 순차 읽기 시 증가
echo 2048 > /sys/block/sda/queue/read_ahead_kb

int fd = open("file", O_RDWR | O_DIRECT);
// 캐시 없이 디스크 직접 접근
// 데이터베이스가 자체 캐시를 관리할 때 사용 (MySQL InnoDB 등)