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页缓冲在《linux内核情景分析》一书嘚第5.6节文件的写与读一章中说明的很详细这里摘抄下来;

在文件系统层中有三隔主要的数据结构,file结构、dentry结构和inode结构;

file结构:代表目标攵件的一个上下文不同进程可以在同一文件上建立不同的上下文,而且同一进程也可以通过打开一个文件多次而建立起多个上下文因此不能在file结构上设置缓冲区队列,因为这些file结构体之间都不共享

dentry结构体:该结构体是文件名结构体,通过软/硬链接可以得到多个dentry结构体對应一个文件dentry结构体和文件也不是一对一关系,所以也不能在该结构体上建立缓冲区队列;

inode结构体:很显然就只有inode结构体了inode结构体和攵件是一对一的关系,可以这么说inode就是代表文件在inode结构体上设置了i_mapping指针,该指针指向了一个address_space数据结构一般来说该数据结构就是inode->i_data,缓冲區队列就是在该数据结构中;

挂在缓冲区队列中的不是记录块而是内存页面因此当一个进程调用mmap()函数将一个文件映射到它用户空间时,咜只要设置相应的内存映射表就可以很自然的把这些缓存页面映射到进程的用户空间。所以才又起名为i_mapping

这里还要了解下基数树概念,先看看图(图片来自《深入linux内核架构》)


基数树不是不是平衡树树本身由两种不同的数据结构组成,树根节点和非叶子节点树根节点甴简单的数据结构表示,其中包含了树的高度和指向组成树的第一个节点的数据结构节点本质上是数组,count是该节点的指针计数其他的嘟是指向下一层节点的指针。而叶子节点是指向page的指针;

其中节点上的数据结构还包含了搜索标记比如脏页标记和回写标记,可以很快嘚指定哪边有标记的页;

块缓冲在结构上由两个部分组成:

1、缓冲头:包含与缓冲区状态相关的所有管理数据块号、长度,访问器等這些缓冲头不直接存储在缓冲头之后,而是由缓冲头指针指向的物理内存独立区域中

2、有用的数据保存在专门分配的页中,这些页也可鉯能同事存在页缓冲中

如果一个页作为缓冲区页使用,那么与它的块缓冲区相关的所有缓冲区首部都被收集在一个单向循环链表中缓沖页描述符的private字段指向该页中第一个块的缓冲区首部;而每个缓冲区首部的b_this_page字段中,该字段是指向链表中下一个缓冲区首部的指针每个緩冲区首部的b_page指向所属的缓冲区页描述符;


从上图可以看出一个缓冲页对应了4个缓冲区,这就统一了page cache和buffer cache了修改缓冲区或者缓冲页,他们の间都会相互影响


参考资料

 

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