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21 文件缓存

系统调用层和虚拟文件系统层​

系统函数 read 和 write

  • read ：调用 vfs_read->__vfs_read
  • write：调用 vfs_write->__vfs_write

ext4 文件系统层​

调用 ext4_file_read_iter 和 ext4_file_write_iter

  • ext4_file_read_iter 调用 generic_file_read_iter
  • ext4_file_write_iter 调用 __generic_file_write_iter

缓存其实就是内存中的一块空间。

缓存 I/O：大多数文件系统的默认 I/O 操作都是缓存 I/O。读操作来先检查，内核的缓冲区有没有需要的数据。如果已经缓存了，就直接从缓存中返回；否则从磁盘中读取，然后缓存在操作系统的缓存中。

直接 IO：应用程序直接访问磁盘数据，而不经过内核缓冲区，从而减少了在内核缓存和用户程序之间数据复制。

带缓存的写入操作​

对于每一页，先调用 address_space 的 write_begin 做一些准备；

  • 调用 iov_iter_copy_from_user_atomic，将写入的内容从用户态拷贝到内核态的页中；
  • 调用 address_space 的 write_end 完成写操作；
  • 调用 balance_dirty_pages_ratelimited，看脏页是否太多，需要写回硬盘。脏页即写入到缓存，但是还没有写入到硬盘的页面。

带缓存的读操作​

generic_file_buffered_read 函数找到 page cache 里面是否有缓存页，如果没找到，读取这一页并进行预读，然后查找缓存页。如果找到了，要判断是不是应该继续预读；如果需要，就调用 page_cache_async_readahead 发起一个异步预读。最后，copy_page_to_iter 会将内容从内核缓存页拷贝到用户内存空间。