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作者:赛迪网技术社区 来源:赛迪网技术社区 2007年11月2日
关键字: Linux
Linux内核中与文件Cache操作相关的API有很多,按其使用方式可以分成两类:一类是以拷贝方式操作的相关接口, 如read/write/sendfile等,其中sendfile在2.6系列的内核中已经不再支持;另一类是以地址映射方式操作的相关接口,如mmap等。
第一种类型的API在不同文件的Cache之间或者Cache与应用程序所提供的用户空间buffer之间拷贝数据,其实现原理如图7所示。
第二种类型的API将Cache项映射到用户空间,使得应用程序可以像使用内存指针一样访问文件,Memory map访问Cache的方式在内核中是采用请求页面机制实现的,其工作过程如图8所示。
首先,应用程序调用mmap(图中1),陷入到内核中后调用do_mmap_pgoff(图中2)。该函数从应用程序的地址空间中分配一段区域作为映射的内存地址,并使用一个VMA(vm_area_struct)结构代表该区域,之后就返回到应用程序(图中3)。当应用程序访问mmap所返回的地址指针时(图中4),由于虚实映射尚未建立,会触发缺页中断(图中5)。之后系统会调用缺页中断处理函数(图中6),在缺页中断处理函数中,内核通过相应区域的VMA结构判断出该区域属于文件映射,于是调用具体文件系统的接口读入相应的Page Cache项(图中7、8、9),并填写相应的虚实映射表。经过这些步骤之后,应用程序就可以正常访问相应的内存区域了。
6 、小结
文件Cache管理是Linux操作系统的一个重要组成部分,同时也是研究领域一个很热门的研究方向。目前,Linux内核在这个方面的工作集中在开发更有效的Cache替换算法上,如LIRS(其变种ClockPro)、ARC等。
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