Linux与Windows高速缓存处理机制

现代操作系统都在各个级别应用了高速缓存的策略，从而可以平滑化物理硬件的访问差异。一般的高速缓存分为两级，cpu和内存之间一般会设置高速缓存，但是 这一般是硬件实现的，还有一个高速缓存存在于内存和磁盘之间，这个一般由操作系统实现，当然为了给应用程序提供灵活的策略自定义机制，在某些情况下也可以由应用程序实现高速缓存，比如Oracal，当然，这必须要求操作系统有直接IO的机制。先说Linux吧。
在linux中，对于文件系统的访问要经过很多层次，第一个经过的就是vfs，vfs为不同的文件系统给上层提供了一个统一的文件访问接口，如果要访问一个文件，在经过vfs的接口层之后就要访问具体文件的inode了，再往下就是页高速缓存，页高速缓存描述的对象是页面，但是用户读写的是文件中特定偏移的数据，这就需要页高速缓存实现从页面到文件偏移的映射，linux的页高速缓存恰恰就是这么设计的，内核中通过一个叫做基树的数据结构 address_space来描述页高速缓存，它实现了偏移到页面的映射。在早期的版本中，内核通过一个全局的哈希表来缓存文件页面，那样的话由于全局变量的原因，锁的争用导致了严重的性能问题，于是为了让设计粒度更加细化，采用了基树，linux基树的实现使得页高速缓存只和页面和具体文件inode有 关，而和具体进程没有关系，十分适合共享，而且适合将暂时不用的页面最大化的应用于高速缓存，具体数量只和当前系统负载和页面回收策略相关，如果感兴趣可以仔细读一下相关代码。下面看看windows的实现。
windows的实现和linux的截然不同，windows高速缓存的设计理念在于设计一个单独完整的高速缓存，所以它不能和文件系统相关，因为系统层次越往下分支越多，于是乎，windows的高速缓存只能在文件系统之上实现，这就体现了windows和linux在设计理念上的最大不 同，windows强调模块化（偏微内核），毕竟它是商业产品，linux强调效率，这才是黑客们最关心的...那么是不是就是说linux的高速缓存就 和文件系统相关呢？你完全可以这么说！怎么说呢，因为不管是ext2还是ntfs还是reiserfs，在内核里面都是一个inode，这就是vfs的v 的含义吧，那么怎么区别不同文件系统呢？那完全通过回调函数做到的，想起OO了吗？内核是java写的吗？...
接着说windows高速缓存，windows高速缓存是大小确定的，并且一次只能映射一个文件，印象中是256k，如果高速缓存大于256k，不知道能 否映射多个文件，这些都是IO管理器主管的。当引用一个文件时，高速缓存管理器就会把它映射到仅仅256k的缓存中，如果用玩了，那么就会解除一个文件映 射，从而映射新文件，如果文件已经被映射进高速缓存，并且所需要的数据块不在高速缓存，那么由页面错误来处理一切，结果就是数据块被复制进高速缓存，实际上高速缓存管理器并不知道数据是否在缓存，而由缺页来协助完成数据引进，所以，每次数据都是从高速缓存被复制进用户空间的（1.本来就在缓存；2.由缺页 处理复制进缓存）。这么看来windows的高速缓存和某些cpu的高速缓存实现很像，它作为一个你不得不经过的层次（数据都是有高速缓存得到的），在 io管理器下工作着。
windows的高速缓存看起来更加具有模块化品质，它很平滑得集成进了io管理框架，想去除或修改非常简单，而linux的高速缓存好像是和inode 揉在一起的，但是效率呢？反正我市不希望每次都在文件不在缓存的情况下产生一次缺页中断，linux的设计更好一些，最起码，它可以减少一次次缺页处理。
这是我发现两大系统很不同的一个方面，孰优孰劣，我认为这个问题很愚蠢，只能分类讨论，就像我前面引用的文章，你能说出古罗马和汉朝的战争结果吗？
今天下午看了一下《陆地和海洋》，收获颇深！