linux buff/cache

发布网友发布时间：2023-05-15 22:44

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热心网友时间：2024-04-16 07:59

要理解下面内容，最好对操作系统存储有一定的了解，包括缺页中断等对于物理内存的使用方式和cpu操作硬盘的大概过程等。

linux存在系统buff/cache和CPU cache不同的缓存机制，系统的buff/cache是用于提高硬件IO的操作效率，cpu cache的左右是提高cpu操作内存的效率，这摘抄部分关于系统cache的内容，关于cpu内容的后续会补上。

我们在用户层面上对磁盘文件的各种访问，体现在内核里，则最终转化为针对磁盘（块设备）的一系列I/O操作。

扇区是块设备的基本单元，也是最小的寻址单元，但是内核却并不是按照扇区来执行磁盘操作，而是于扇区之上又抽象出了一个“块”的概念。内核执行的所有磁盘操作都是按照块来进行的，每个块的大小必须数倍于扇区，而且不能超过一个页面的长度，所以块通常的大小是512Byte、1KB或者4KB。

内核只能基于块来访问物理文件系统，所以与扇区是块设备的最小寻址单元相对应，块也被称为是文件系统的最小寻址单元。一个磁盘块被调入内存时，它需要存储在一个缓冲区中，这个缓冲区就是块在内存中的表示，它在内核中使用structbuffer_head来描述。每个块在内存中都与一个缓冲区相对应，同时都拥有一个buffer_head对象。

因为内核基于块来访问物理文件系统，而磁盘块与内存中的缓冲区又是一一对应的映射关系，所以为了提高对磁盘的存取效率，内核引入了缓冲区缓存的机制，将通过VFS访问的块的内容缓存在内存中。

在旧版本的内核中，page cache和buffer cache是两个独立的缓存，前者缓存页，后者缓存块，但是一个磁盘块可以在两个缓存中同时存在，因此除了耗费了额外的内存外，还需要对两个缓存中的内容进行同步操作。从2.4.10内核开始，buffer cache不再是一个独立的缓存，如图10.8所示的那样，它被包含在page cache中，通过page cache来实现。对于4KB大小的page来说，根据不同的块大小，它可以包含1～8个缓冲区。

摘自《linux内核*之道》