2012-05-07 20:47 2905人阅读 评论(0) 收藏 举报
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内核编程(46) 块设备体系(6) 

Linux下对文件的访问和设备的访问通常会被cache起来加快访问速度,这个是系统的默认行为。 而cache需要耗费我们的内存,虽然这个内存最后可以通过echo 3>/proc/sys/vm/drop_caches这样的命令来主动释放。但是有时候我们还是需要理解谁消耗了我们的内存。

我们来先了解下内存的使用情况:

[root@my031045 ~]# free             total       used       free     shared    buffers     cachedMem:      24676836     626568   24050268          0      30884     508312-/+ buffers/cache:      87372   24589464Swap:      8385760
Page cache和buffer cache一直以来是两个比较容易混淆的概念,在网上也有很多人在争辩和猜想这两个cache到底有什么区别,讨论到最后也一直没有一个统一和正确的结论,在我工作的这一段时间,

page cache和buffer cache的概念曾经困扰过我,但是仔细分析一下,这两个概念实际上非常的清晰。如果能够了解到这两个cache的本质,那么我们在分析io问题的时候可能会更加得心应手。
 
Page cache实际上是针对文件系统的,是文件的缓存,在文件层面上的数据会缓存到page cache。文件的逻辑层需要映射到实际的物理磁盘,这种映射关系由文件系统来完成。当page cache的数据

需要刷新时,page cache中的数据交给buffer cache,但是这种处理在2.6版本的内核之后就变的很简单了,没有真正意义上的cache操作。
 
Buffer cache是针对磁盘块的缓存,也就是在没有文件系统的情况下,直接对磁盘进行操作的数据会缓存到buffer cache中,例如,文件系统的元数据都会缓存到buffer cache中。
 
简单说来,page cache用来缓存文件数据,buffer cache用来缓存磁盘数据。在有文件系统的情况下,对文件操作,那么数据会缓存到page cache,如果直接采用dd等工具对磁盘进行读写,那么数据会

缓存到buffer cache补充一点,在文件系统层每个设备都会分配一个def_blk_ops的文件操作方法,这是设备的操作方法,在每个设备的inode下面会存在一个radix tree,这个radix tree

下面将会放置缓存数据的page页。这个page的数量将会在top程序的buffer一栏中显示。如果设备做了文件系统,

那么会生成一个inode,这个inode会分配ext3_ops之类的操作方法,这些方法是文件系统的方法,在这个inode下面同样存在一个radix tree,

这里会缓存文件的page页,缓存页的数量在top程序的cache一栏进行统计。从上面的分析可以看出,2.6内核中的buffer cache和page cache

在处理上是保持一致的,但是存在概念上的差别,page cache针对文件的cache,buffer是针对磁盘块数据的cache,仅此而已

有了伟大的systemtap, 我们可以用stap脚本来了解谁在消耗我们的cache了:

#这个命令行用来调查谁在加数据入page_cache[root@my031045 ~]# stap -e 'probe vfs.add_to_page_cache {printf("dev=%d, devname=%s, ino=%d, index=%d, nrpages=%d/n", dev, devname, ino, index, nrpages )}'...dev=2, devname=N/A, ino=0, index=2975, nrpages=1777dev=2, devname=N/A, ino=0, index=3399, nrpages=2594dev=2, devname=N/A, ino=0, index=3034, nrpages=1778dev=2, devname=N/A, ino=0, index=3618, nrpages=2595dev=2, devname=N/A, ino=0, index=1694, nrpages=106dev=2, devname=N/A, ino=0, index=1703, nrpages=107dev=2, devname=N/A, ino=0, index=1810, nrpages=210dev=2, devname=N/A, ino=0, index=1812, nrpages=211...

这时候我们拷贝个大文件:

[chuba@my031045 ~]$ cp huge_foo.file  bar#这时候我们可以看到文件的内容被猛的添加到cache去:...dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39393, nrpages=39393dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39394, nrpages=39394dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39395, nrpages=39395dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39396, nrpages=39396dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39397, nrpages=39397dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39398, nrpages=39398dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39399, nrpages=39399dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39400, nrpages=39400dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39401, nrpages=39401dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39402, nrpages=39402dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39403, nrpages=39403dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39404, nrpages=39404dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39405, nrpages=39405dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39406, nrpages=39406dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39407, nrpages=39407dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39408, nrpages=39408dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39409, nrpages=39409dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39410, nrpages=39410dev=8388614, devname=sda6, ino=2399271, index=39411, nrpages=39411...
 
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