linux页面缓存【笔记】
页面缓存(page cache)也叫File Cache,使用页面缓存是为了提高磁盘对文件的访问速度。顾名思义,“页面”是物理内存的概念,因此page cache是以物理页为单位缓存(不存在虚拟内存)。linux一般会利用空闲的内存进File Cache,只有接受到内存申请时,才会清理页面缓存,因此Linux系统下很少空闲内存,这样做是为了提高文件访问效率。页面缓存基于内存管理系统,同时又
页面缓存(page cache)也叫File Cache,使用页面缓存是为了提高磁盘对文件的访问速度。顾名思义,“页面”是物理内存的概念,因此page cache是以物理页为单位缓存(不存在虚拟内存)。
linux一般会利用空闲的内存进File Cache,只有接受到内存申请时,才会清理页面缓存,因此Linux系统下很少空闲内存,这样做是为了提高文件访问效率。
页面缓存基于内存管理系统,同时又和文件系统打交道,是两者之间的一个重要纽带。应用层读取文件的方法有两个:mmap和read/write。
mmap第一次读取缓存时,因为还没有分配物理内存,因此会产生缺页错误,不过,在缺页错误里会通过handel_pte_fault()调用回调函数filemap_fault(),如下面代码(mm/filemap.c)。
int generic_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
{
struct address_space *mapping = file->f_mapping;
if (!mapping->a_ops->readpage)
return -ENOEXEC;
file_accessed(file);
vma->vm_ops = &generic_file_vm_ops;
vma->vm_flags |= VM_CAN_NONLINEAR;
return 0;
}
const struct vm_operations_struct generic_file_vm_ops = {
.fault = filemap_fault,
};
linux缺页处理笔记如下
http://blog.csdn.net/xzongyuan/article/details/20365139
页面缓存管理
页面缓存使用结构struct address_space来描述。在include/linux/fs.h下定义。通常一个page cache对应一个inode文件节点,页面缓存的host域记录这个页面缓存所属的文件,对应的,inode结构体中有i_mapping 记录页面缓存。如果是交换页,host为null。
struct address_space {
struct inode *host; /* owner: inode, block_device */
struct radix_tree_root page_tree; /* radix tree of all pages */
spinlock_t tree_lock; /* and lock protecting it */
unsigned int i_mmap_writable;/* count VM_SHARED mappings */
struct prio_tree_root i_mmap; /* tree of private and shared mappings */
struct list_head i_mmap_nonlinear;/*list VM_NONLINEAR mappings */
spinlock_t i_mmap_lock; /* protect tree, count, list */
unsigned int truncate_count; /* Cover race condition with truncate */
unsigned long nrpages; /* number of total pages */
pgoff_t writeback_index;/* writeback starts here */
const struct address_space_operations *a_ops; /* methods */
unsigned long flags; /* error bits/gfp mask */
struct backing_dev_info *backing_dev_info; /* device readahead, etc */
spinlock_t private_lock; /* for use by the address_space */
struct list_head private_list; /* ditto */
struct address_space *assoc_mapping; /* ditto */
struct mutex unmap_mutex; /* to protect unmapping */
} __attribute__((aligned(sizeof(long))));
linux中的文件访问都是通过页面缓存实现,因此需要一个高效的方法(radix tree)去访问缓存,内核提供对应的函数find_get_page(),它可以速查一个文件地址(inode)在文件缓存中的页。
struct page *find_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
{
void **pagep;
struct page *page;
rcu_read_lock();
repeat:
page = NULL;
pagep = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree, offset);
if (pagep) {
page = radix_tree_deref_slot(pagep);
if (unlikely(!page || page == RADIX_TREE_RETRY))
goto repeat;
if (!page_cache_get_speculative(page))
goto repeat;
/*
* Has the page moved?
* This is part of the lockless pagecache protocol. See
* include/linux/pagemap.h for details.
*/
if (unlikely(page != *pagep)) {
page_cache_release(page);
goto repeat;
}
}
rcu_read_unlock();
return page;
}
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