大纲

pagecache科普

系统全局的pagecache和优化

基于文件的pagecache和优化

pagecache 科普

linux对文件的访问除了显示使用O_DIRECT标志，所有的访问都会经过pagecache。例如open一个文件，通过read系统调用读取数据的流程：

用户态发起read操作，传入要读取的文件的fd、偏移以及数据存储空间

陷入内核态vfs_read函数，generic_file_aio_read-->do_generic_file_read

do_generic_file_read的流程可以简化如下：

start:

if (pagecache中存在文件和偏移的页面) {

进行相应的预读策略，并将相应的内容读取到用户指定空间

} else {

生成通用块层读取策略，提交给通用块层，本进程进入uninterruptible状态，等待读取完成。

goto start;

}

从上面的流程可以看出，在非DIRECT方式下，磁盘文件操作都是经过pagecache的。

每个文件在内存中最多有一个pagecache镜像，也就是说对应同一个文件，所有的进程共享pagecache。后面讲到的vmtouch正式利用这个特性才得以正常工作。

如果pagecache能够合理的存储文件的话，会极大的提供进程运行的效率（内存操作效率 >> 磁盘操作效率）。

系统全局的pagecache和优化

free

/proc/sys/vm/drop_caches

/proc/sys/vm/pagecache_limit_mb

通过free命令可以看到当前系统下总共有多少内存用于pagecache

linux-19:~ # free

total used free shared buffers cached

Mem: 8057748 6803284 1254464 0 430468 4896108

-/+ buffers/cache: 1476708 6581040

Swap: 8393920 8824 8385096

从命令的输出可以看到总共有4G多的内存用于pagecache。

虽然pagecache可以显著的优化对文件操作的性能，但是过多的pagecache会导致系统空闲内存减少，影响操作系统的整体性能，比如当空闲内存减少后会影响未进入pagecache的文件的读取性能。

我们可以通过命令强制内核释放掉pagecache，命令如下所示：

echo “1” > /proc/sys/vm/drop_caches

上述命令执行完后，会暂时释放掉pagecache，如果要想一直保证系统有足够的空闲内存，可以通过一个crontab来定时执行上面的命令（这可不是内核的风格^_^）。于是Vaidyananthan Srinivasan添加了一个参数pagecache_limit_mb来防止pagecache积聚导致系统性能下降的问题（从2.6.20内核开始演进过来，之前的参数包括pagecache_ratio，不过最新的内核都删除了这些参数，使用了cleancache）。

关于pagecache_limit_mb参加附录1，关于cleancache参加附录2