14. 页高速缓存 2010-02-28 21:10 322人阅读 评论(0) 收藏

        绝大多数情况，内核读写磁盘时都引用页高速缓存。因为内核的数据与代码不从磁盘读。所以页高速缓存一般为以下类型：普通文件数据的页、目录的页、直接从块设备文件读出的页等。页高速缓存中每个页包含的数据肯定属于某个文件，这个文件叫做它的所有者。若非O_DIRECT标志被置位，所有文件读写都依赖于高速缓存。页高速缓存中信息单位显然是一完整数据页，它通过所有者（文件）及在其中的索引来标识。内核用address_space对象来描述页高速缓存。因为概念上页高速缓存属于文件，所以此数据结构嵌入在文件inode对象的i_data字段，且有i_mapping指向它，address_space对象的host也指向所有者的inode对象。另一种情况是页中数据来源于块设备文件，那么address_space会嵌入在与设备相关的特殊文件系统bdev中文件的主索引节点中。该对象的关键字段a_ops指向类型为address_space_operation的表，其中定义对页处理的方法，就是这些方法把inode对象与低级驱动程序相联系。此对象既然描述文件的页高速缓存，那么文件的缓存页肯定也可由它找到。直观的想法是将页描述符指针以一定数据结构在其中组织起来。考虑到大文件的页多，该数据结构必须设计精良以便快速操作。链表显然不行，引入基树来存放，效率高。基树必须有相关标记来指出脏页号。

       Linux老版中，磁盘高速缓存有两种，除了前述的页高速缓存，还有对付块的缓存区高速缓存。新版中，后者没了，引入缓冲区页，其中由块缓存区构成。缓冲区页本身保存在页高速缓存中。块缓冲区由缓冲区首部buffer_head表示，其中有如块缓冲区所在缓冲区页的描述符指针，以及此块在缓冲区页offset。当然也有指针指向块缓冲区。同一缓冲区页的首部以链表链起来。缓冲区页在两种情况下被需要，1是文件页在文件系统中的块不连续，这时就将缓冲区页放入inode的address_space的基树中，并保存相应的缓冲区首部，因为它存着块设备逻辑号。2是访问单独磁盘块（如读inode或super_block对象），它的所有者并非文件，所以它的address_space位于与块设备相关的特殊文件系统bdev中，缓冲区页就存于它的基树中。这种情况所有块缓冲区涉及的块必须在块设备上相邻。在一个缓冲区页内的块缓冲区大小要相同，80x86体系上，按块大小，一缓冲区页可包括1~8缓冲区。

       Pdflush内核线程负责周期性处理页高速缓存，刷新脏页。系统中这个内核线程的个数可以动态调整，最少2个最多8个。一个空闲1秒则删除它，最近1秒无空闲则创建一个新的。页高速缓存可能有大量页，Linux用复杂的机制对它的扫描划为几个执行流。

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