扇区、磁盘块、页、页框、缓冲区之间的关系

扇区、磁盘块、页、页框、缓冲区之间的关系!

扇区是块设备传输数据的基本单元,也就是说它是块设备中最小的寻址单位,扇区通常的大小为512B。

块是内核对文件系统的一种抽象,也就是说内核执行的所有磁盘操作都是以块为基本单位的。

可以简单的将扇区和块理解为:扇区是硬件设备传输数据的最小单位,而块是操作系统传输数据的最小单位。一个块通常对应一个或多个相邻的扇区,由于内核将块作为对文件系统操作的最小单位,因此VFS将其看作是单一的数据单元。

当内核从磁盘读入数据后或者即将写数据到磁盘时,它需要将数据写入一个缓冲区。缓冲区其实就是物理页框的一部分,因此一个物理页框可能包含一个或多个块缓冲区。根据上述描述的关系,包含磁盘数据的物理页框构造如下图:

                                                                    扇区、磁盘块、页、页框、缓冲区之间的关系_第1张图片

 

正如上面所说,块缓冲区是页框的一部分,因此不用特别描述块缓冲区中的数据。每个块缓冲区都对应一个块缓冲区头buffer_head,他们的关系如同物理页框和物理页框描述符,前者用来存储数据,后者是对前者的属性以及控制信息的描述。块缓冲区头、块缓冲区以及页框的关系如下:

                                              扇区、磁盘块、页、页框、缓冲区之间的关系_第2张图片

内核中使用buffer_head结构来描述缓冲区头,该结构中的部分字段解释如下:


struct buffer_head {
         unsigned long b_state;          

         struct buffer_head *b_this_page;

         struct page *b_page;            

         atomic_t b_count;               

         u32 b_size;                     

         sector_t b_blocknr;             

         char *b_data;                  

         struct block_device *b_bdev;

         bh_end_io_t *b_end_io;         

         void *b_private;               

         struct list_head b_assoc_buffers;

}

b_state:对块缓冲区状态的描述。
b_this_page:在一个页框中,可能包含多个块缓冲区。一个页框内的所有缓冲区形成循环链表,该字段指向下一个块缓冲区。
b_page:指向缓冲区所在页框的描述符。
b_size:块缓冲区大小。
b_data:当前块在作为缓冲的页框内的位置。
b_bdev:指向块设备的指针

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概念

扇区:磁盘的最小存储单位;
磁盘块:文件系统读写数据的最小单位;
页:内存的最小存储单位;

联系

一个磁盘块由连续几个(2^n)扇区组成;
页的大小为磁盘块大小的2^n倍;

查看

页大小查看: getconf PAGE_SIZE,常见为4K;
磁盘块大小查看:stat /boot/|grep “IO Block”,常见为4K;
扇区大小查看:fdisk -l,常见为512Byte;

你可能感兴趣的:(操作系统)