教材12章阅读笔记

知识点归纳

I/O缓冲区:内核中的一系列NBUF缓冲区用作缓冲区缓存。每个缓冲区用一个结构体表示。

typdef struct buf{
    struct buf *next_free;	//freelist pointer
    struct buf *next_dev；	//dev_list pointer
    int dev,blk；	        //assigned disk block；
    int opcode；	        //READ|WRITE
    int dirty;	                //buffer data modified
    int async;	                //ASYNC write flag
    int valid;	                //buffer data valid
    int busy;	                //buffer is in use
    int wanted；		//some process needs this buffer
    struct, semaphore lock=l ；	//buffer locking semaphore； value=L
    struct semaphore iodone=0；	//for process to wait for I/O completion；
    char buf[BLKSIZE];	        //block data area
} BUFFER;

BUFFER buf[NBUF], *freelist; // NBUF buffers and free buffer list

设备表:每个块设备用一个设备表结构表示。

struct devtab{
u16 dev;           // major device number 
BUFFER *dev_list;  // device buffer list 
BUFFER*io_queue    // device I/0 queue 
}devtab[NDEV];

缓冲区初始化:当系统启动时，所有I/O缓冲区都在空闲列表中，所有设备列表和T/O队列均为空。

缓冲区列表:当缓冲区分配给(dev,blk)时，它会被插入设备表的dev_list中。如果缓冲区当前正在使用，则会将其标记为BUSY(繁忙)并从空闲列表中删除。

PV算法

BUFFER *getb1k(dev,blk)：
while(1){
P(free);
//get a free buffer first 
if (bp in dev_1ist){
if (bp not BUSY){
remove bp from freelist;
P(bp);
// lock bp but does not wait
return bp;
// bp in cache but BUSY 
V(free);
// give up the free buffer
P(bp);
// wait in bp queue
return bp;
// bp not in cache,try to create a bp=(dev,blk)
bp = frist buffer taken out of freelist;
P(bp);
// lock bp,no wait
if(bp dirty){
awzite(bp);
// write bp out ASYNC,no wait
continue;
// continue from (1)
reassign bp to(dev,blk);
// mark bp data invalid,not dir 
return bp;
// end of while(1)；
brelse(BUFFER *bp)，
{
iF (bp queue has waiter)( V(bp); return; }
if(bp dirty && free queue has waiter){ awrite(bp);zeturn;}
enter bp into(tail of) freelist;V(bp);V(free);
}

问题与解决思路

从磁盘到缓冲区的数据读写是否也由CPU完成？

如果每次读缓冲区都没有对应的数据，是否相当于直接磁盘I/O？

数据的换入换出算法有哪些？

实践内容

setvbuf()

int setvbuf(FILE *stream, char *buffer, int mode, size_t size);

_IOFBF
全缓冲：对于输出，数据在缓冲填满时被一次性写入。对于输入，缓冲会在请求输入且缓冲为空时被填充。
_IOLBF
行缓冲：对于输出，数据在遇到换行符或者在缓冲填满时被写入，具体视情况而定。对于输入，缓冲会在请求输入且缓冲为空时被填充，直到遇到下一个换行符。
_IONBF
无缓冲：不使用缓冲。每个 I/O 操作都被即时写入。buffer 和 size 参数被忽略。