cache and write-back

cache把磁盘中的数据缓存到物理内存中，把磁盘的访问变为物理内存访问，被缓存的存储设备为后备设备，cache缓存内存页面（来自于正规文件、块设备文件、内存映射文件的读写），即缓存任何基于页的对象

• 临时局部原理：如果在第一次访问数据时缓存它，那就极可能在短期内再次被cache命中

写缓存策略

• nowrite：写到磁盘，同时缓存数据失效，后续读再重新从磁盘读取数据
• write-through：更新内存缓存，同时更新磁盘文件
• write-back：写缓存，在缓存中标记成脏，加入脏页链表，然后由回写进程周期性写回磁盘

linux 缓存回收：选择不脏页进行简单替换，如果缓存中没有足够的干净页，将强制进行回写操作

页回收策略

• LRU：跟踪每个页的访问踪迹，不过不适于许多文件被访问一次就再不被访问的场景
• LRU/n(2):维护两个链表（活跃链表和非活跃链表），在活跃链表中的页必须在其访问时就处在非活跃链表中，两个链表由伪LRU规则维护（页从尾部加入，从头部移除），两个链表需要维持平衡，互相交换页

cache可以使用扩展inode结构体来支持页IO（局限于文件），使用address_space结构体来管理缓存项和页IO，文件可以有多个虚拟地址（vm_area_struct，可以调用mmap()映射），只能有一份物理内存（address_space，页高速缓存实例），物理内存与虚拟地址之间的映射是由i_mmap字段（优先搜索树，将堆和radix树结合的快速检索树）表示的

检查页是否在cache是通过page_tree字段（radix tree基树，一个二叉树，只要指定文件偏移量，就可以在基树上迅速检索到希望的页）完成的

缓冲区高速缓存在2.4之前与页高速缓存同时存在后统一，目前作为页高速缓存的一部分，缓存磁盘块减少块IO

脏页回写3种情况：

• 当空闲内存低于一个特定阈值
• 当脏页在内存中驻留时间超过一个特定的阈值
• 用户进程调用sync()和fsync()

回写参数可以在/proc/sys/vm中设置或通过sysctl

刷脏线程

• ?-2.6：bdflush（1个）和kupdates
• 2.6-2.6.32：pdflush(2-8个),具体数量取决于系统IO负载，与任何任务无关，是面向系统所有磁盘的全局任务，但容易被拥塞的磁盘绊住，采用拥塞回避策略（主动尝试从那些没有拥塞的队列回写），但拥塞现象时常发生
• 2.6.32-?：flusher每个磁盘一个，磁盘利用更饱和