页高速缓存（page cache学习）

最近要接触相关领域，学习一下共勉！！本文档使用linux为linux-4.4.4版本

• 磁盘高速缓存：是一种软件机制，它允许系统把通常存放在磁盘上的一些数据保留在RAM中，以便对那些数据的进一步访问不用再访问磁盘而能尽快得到满足。
• 一种对完整的数据页进行操作的磁盘高速缓存。
• 几乎所有的文件读和写操作都依赖于页高速缓存。只有在O_DIRECT标志被置位而进程打开文件的情况下才会出现例外：此时，IO数据绕过了页高速缓存，而使用了进程用户态地址空间的缓冲区；少数数据库应用软件为了能采用自己的磁盘高速缓存算法而使用O_DIRECT标志。
• 使用页高速缓存目的：

1. 快速定位含有给定所有者相关数据的特定页。为了尽可能充分发挥页高速缓存的优势，对它采用高速的搜索操作。
2. 记录在读或写页中的数据时应当如何处理高速缓存中的每个页。例如：从普通文件、块设备文件或交换区读一个数据页必须用不同的实现方式。因此内核必须根据页的所有者选择适当的操作。

address_space 对象

页高速缓存的核心数据结构是address_space对象-----是一个嵌入在页所有者的索引节点对象中的数据结构。

• 每个页描述符都包括把页链接到页高速缓存的两个字段mapping和index。mapping字段指向拥有页的索引节点的address_space对象，index字段表示在所有者的地址空间中以页大小为单位的偏移量，也就是在所有者的磁盘映像中页中数据位置。在页高速缓存中查找页时使用这两个字段。
• address_space 对象的字段

struct address_space {
	struct inode		*host;		/* owner: inode, block_device  指向拥有该对象的索引节点的指针*/
	struct radix_tree_root	page_tree;	/* radix tree of all pages  表示拥有者页的基数radix tree 的根*/
	spinlock_t		tree_lock;	/* and lock protecting it 保护基树的自旋锁 */
	atomic_t		i_mmap_writable;/* count VM_SHARED mappings 地址空间中共享内存映射的个数*/
	struct rb_root		i_mmap;		/* tree of private and shared mappings   radix优先搜索树的根 */
	struct rw_semaphore	i_mmap_rwsem;	/* protect tree, count, list  */
	/* Protected