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介绍Linux系统内核文件Cache管理机制 (3)

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Linux内核中文件预读算法的具体过程是这样的:对于每个文件的第一个读请求,系统读入所请求的页面并读入紧随其后的少数几个页面(不少于一个页面,通常是三个页面),这时的预读称为同步预读。

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

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4 、文件Cache的预读和替换

Linux内核中文件预读算法的具体过程是这样的:对于每个文件的第一个读请求,系统读入所请求的页面并读入紧随其后的少数几个页面(不少于一个页面,通常是三个页面),这时的预读称为同步预读。对于第二次读请求,如果所读页面不在Cache中,即不在前次预读的group中,则表明文件访问不是顺序访问,系统继续采用同步预读;如果所读页面在Cache中,则表明前次预读命中,操作系统把预读group扩大一倍,并让底层文件系统读入group中剩下尚不在Cache中的文件数据块,这时的预读称为异步预读。无论第二次读请求是否命中,系统都要更新当前预读group的大小。此外,系统中定义了一个window,它包括前一次预读的group和本次预读的group。任何接下来的读请求都会处于两种情况之一:第一种情况是所请求的页面处于预读window中,这时继续进行异步预读并更新相应的window和group;第二种情况是所请求的页面处于预读window之外,这时系统就要进行同步预读并重置相应的window和group。图5是Linux内核预读机制的一个示意图,其中a是某次读操作之前的情况,b是读操作所请求页面不在window中的情况,而c是读操作所请求页面在window中的情况。

Linux内核中文件Cache替换的具体过程是这样的:刚刚分配的Cache项链入到inactive_list头部,并将其状态设置为active,当内存不够需要回收Cache时,系统首先从尾部开始反向扫描active_list并将状态不是referenced的项链入到inactive_list的头部,然后系统反向扫描inactive_list,如果所扫描的项的处于合适的状态就回收该项,直到回收了足够数目的Cache项。Cache替换算法如图6的算法描述伪码所示。

介绍Linux系统内核文件Cache管理机制 (3)

Mark_Accessed(b) {
if b.state==(UNACTIVE && UNREFERENCE)
b.state = REFERENCE
else if b.state == (UNACTIVE && REFERENCE) 
{
b.state = (ACTIVE && UNREFERENCE)
Add X to tail of active_list
 }
 else if b.state == (ACTIVE && UNREFERENCE) 
b.state = (ACTIVE && REFERENCE)
}
Reclaim()
{
if active_list not empty and scan_num

图6 Linux的Cache替换算法描述
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