计算机基本知识拾遗（七）页面缓存数据的同步和恢复机制页

本讲座Linux页面缓存数据的同步和恢复机制页。数据同步和恢复是两个独立的页面概念。数据同步处理是存储器/数据一致性问题缓存数据和备份设备。页面回收是如何回收分配的内存空间不足的物理内存页。为了获得足够的空间来分配一个干净的页面，支持更高优先级的工作。步在随意时刻都有可能触发，页回收则是在物理内存使用达到一定阀值的时候触发。

数据同步就是把物理内存和页缓存中的脏页写回到后备设备的文件里去。有两种方式能够调用数据同步

1. 周期性的调用，主要是pdflush机制

2. 强制调用，比方调用sync, fsync系统调用。

当脏页数量非常多时，内核也会强制进行数据同步，来控制脏页的数量，使数据同步造成的IO尽量平滑

pdflush是一组内核线程。相当于内核维护了一个pdflush线程池。依据数据同步的负载来分配pdflush线程，一个pdflush线程能够相应一个块设备，这样多个pdflush线程相应多个块设备，能够避免单个块设备的IO负载过大影响其它块设备的数据同步。

cat /proc/sys/vm/nr_pdflush_threads   能够查看当前系统启动的pdflush线程数量

下图给出了sync等系统调用触发的数据完整性同步（即同步全部的脏页），以及pdflush触发的周期性刷出同步所调用的内核函数

1. 能够看到数据同步的目标主要是文件系统的对象，比方文件系统超级块，文件inode元数据，文件inode数据块。

2. 无论是数据完整性同步，还是flush同步。最后的调用路径都汇集到了sync_sb_inodes函数。这个函数会同步给定超级块的全部脏inodes

同步一个超级块的全部脏inodes 假设每次都要遍历全部的inode链表去过滤脏inode。那效率是相当低下的。实际上内核专门维护了一个脏inode链表。通过超级块的super_block --> s_dirty指针指向这个脏inode链表。这样仅仅要依次对这个链表的inode进行同步就可以。

对一个inode同步包含两部分，元数据同步和数据块同步。内核提供了非常多标志位来细化数据同步的操作细节。

比較几个强制同步的系统调用

sync：同步全部的脏页。是数据完整性同步。当IO请求发送到请求队列后就返回，不等待磁盘操作的完毕。

当磁盘发生问题时可能造成数据丢失

fsync: 对单个文件的元数据和数据块同步，等待直到磁盘操作完毕后才返回，保证了数据的可靠性

fdatasync: 对单个文件的数据块同步。等待直到磁盘操作完毕后才返回，保证了数据的可靠性

msync：对mmap产生的脏页进行同步

页回收机制包括了三部分，数据刷出flush, 交换swap, 释放release.

数据刷出flush和数据同步是类似的，就是把有后备文件的页缓存都同步到磁盘，从而能够回收这些页面

交换swap主要是对匿名映射，私有映射，malloc动态分配的内存这些没有后备文件的内存页进行回收，把他们交换到位于磁盘的交换区，从而能够回收这些页面

释放release主要是一些针对一些LRU的仅仅读内存页，在压力大的情况下直接释放，从而能够回收这样页面

内核的页面回收机制主要要解决几个问题:

1. 採用何种回收算法来保证最大的收益

2. 回收哪些页

3. 怎样组织交换区，怎样存取交换区中页

4. 在回收压力大的情况下怎样避免页颠簸

版权声明：本文博主原创文章，博客，未经同意不得转载。