文件系统二

向磁盘写文件时，进程崩溃？

文件数据一开始是写入内核缓冲区（page cache），进程崩溃数据依旧在内核中，寻找时机将数据持久化到磁盘中。

page cache

由内核管理的内存区域，mmap和I/O都是在Page Cache中进行读或写操作

可访问的两种类型

文件备份页：将磁盘中的数据备份到Page Cache

匿名页：程序运行中临时分配的内存数据

Swap与缺页中断

操作系统以Page为单位管理内存，访问数据不在内存时，触发缺页中断，将数据以页的方式加载到内存中。

内存是有限的，当内存不足，通过置换算法进行换入换出。

替换文件备份页时，先判断是否为脏数据，是就加载到磁盘后再换出，否则直接换出

替换匿名页时，必须先将数据持久化到磁盘，再换出。

执行效率等级：

1.异步不阻塞释放内存

2.同步阻塞释放内存

3.MMO直接杀死进程来释放内存

Page Cache与buffer cache

P用于缓存文件的页数据，是逻辑上的概念与文件系统同级

B用于缓存块设备的块数据，是物理上的概念与块设备驱动程序同级

共同目的都是加速I/O：

1.写时先写到缓存中，标记为脏，最后向外部存储flush

2.读时，先读取缓存，未命中去外部存储读取

Page Cache与文件持久化的一致性

1.写回2.写直达

3.MESI协议：

1）已修改 2）独占 3）共享 4）已失效

Page Cache的优劣势

1.加速数据访问：

缓存到内存中，减少对磁盘的I/O次数

2.减少I/O次数，提高磁盘I/O吞吐量

通过缓存与预读能力，一次I/O装入多个page，减少磁盘I/O次数

劣势：

1.最直接缺点是占用额外物理内存空间，物理空间紧张时导致频繁调用swap操作

2.对应用层没有提供好的API接口

3.有些情况比直接I/O多读一次，比如大文件传输时，需要将数据缓存再读取，且数据基本没有复用性