Buffer Cache和Page Cache

概念

如高速缓存（cache）产生的原理类似，在I/O过程中，读取磁盘的速度相对内存读取速度要慢的多。因此为了能够加快处理数据的速度，需要将读取过的数据缓存在内存里。而这些缓存在内存里的数据就是高速缓冲区（buffer cache），下面简称为“buffer”。

具体来说，buffer（缓冲区）是一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。一方面，通过缓冲区，可以使进程之间的相互等待变少，从而使从速度慢的设备读入数据时，速度快的设备的操作进程不发生间断。另一方面，可以保护硬盘或减少网络传输的次数。

Buffer和Cache

buffer和cache是两个不同的概念：cache是高速缓存，用于CPU和内存之间的缓冲；buffer是I/O缓存，用于内存和硬盘的缓冲；简单的说，cache是加速“读”，而buffer是缓冲“写”，前者解决读的问题，保存从磁盘上读出的数据，后者是解决写的问题，保存即将要写入到磁盘上的数据。

Buffer Cache和 Page Cache

buffer cache和page cache都是为了处理设备和内存交互时高速访问的问题。buffer cache可称为块缓冲器，page cache可称为页缓冲器。在linux不支持虚拟内存机制之前，还没有页的概念，因此缓冲区以块为单位对设备进行。在linux采用虚拟内存的机制来管理内存后，页是虚拟内存管理的最小单位，开始采用页缓冲的机制来缓冲内存。Linux2.6之后内核将这两个缓存整合，页和块可以相互映射，同时，页缓存page cache面向的是虚拟内存，块I/O缓存Buffer cache是面向块设备。需要强调的是，页缓存和块缓存对进程来说就是一个存储系统，进程不需要关注底层的设备的读写。

buffer cache和page cache两者最大的区别是缓存的粒度。buffer cache面向的是文件系统的块。而内核的内存管理组件采用了比文件系统的块更高级别的抽象：页page，其处理的性能更高。因此和内存管理交互的缓存组件，都使用页缓存。

1) page cache确实是内核空间.page cache,"页高速缓存",用来缓存在存储在慢速硬盘中文件的数据。
也就是说它是相对于文件而言,而不是进程而言. 文件在文件系统中通过inode来描述,
文件可以通过inode->i_mapping（address_space描述的是page cache）来得到Page cache. 
进程打开文件: -->file descripter---->file -----> inode, 不管有多少个进程打开(open)同一个文件,最终都是会访问同一个inode的,不同的是fd和file.
不同进程看到同一个文件的page cache是一样的. 至于大小,这是可变的.address_sspace通过一个radix tree来管理page cache中的物理页。这棵树是可以变化的

2) write的操作不一定会触发实际的IO.通常你write的时候,数据从用户空间缓存在内核空间的page cache中,然后标记这个页是脏页,然后就直接返回了,所以有时候write比read
   的动作要快..

    实际写入到硬盘中的动作交由特定的内核线程bdflush来完成.内核线程会遍历所有文件的page cache,找到所有的脏页逐一进行IO,这是才实际更新硬盘中文件的数据.

pagecache肯定在内核态，大小不限(新版本内核可以限制)，只要有空闲内存，就会尽量将其用作cache，在free命令中可以看到cache的实际用量。

write时，如果数据不拷贝到内核空间，就无法将其写入存储设备了。(当然专用的零拷贝方案除外~)

https://blog.csdn.net/zdy0_2004/article/details/46977841