第十二章学习笔记

摘要

• 本章讨论了块设备 I/O 和缓冲区管理;
• 解释了块设备 I/O 的原理和 I/O 缓冲的优点;
• 论述了 Unix 的缓冲区管理算法，并指出了其不足之处;
• 还利用信号量设计了新的缓冲区管理算法，以提高 1/O 缓冲区的缓存效率和性能;

块设备I/O缓冲区

• I/O缓冲的基本原理非常简单。文件系统使用一系列I/O缓冲区作为块设备的缓存内存。当进程试图读取（dev，blk）标识的磁盘块时。它首先在缓冲区缓存中搜索分配给磁盘块的缓冲区。如果该缓冲区存在并且包含有效数据、那么它只需从缓冲区中读取数据、而无须再次从磁盘中读取数据块。如果该缓冲区不存在，它会为磁盘块分配一个缓冲区，将数据从磁盘读人缓冲区，然后从缓冲区读取数据。当某个块被读入时、该缓冲区将被保存在缓冲区缓存中，以供任意进程对同一个块的下一次读/写请求使用。同样，当进程写入磁盘块时，它首先会获取一个分配给该块的缓冲区。然后，它将数据写入缓冲区，将缓冲区标记为脏，以延迟写入，并将其释放到缓冲区缓存中。由于脏缓冲区包含有效的数据，因此可以使用它来满足对同一块的后续读/写请求，而不会引起实际磁盘I/O。脏缓冲区只有在被重新分配到不同的块时才会写人磁盘。

Unix I/O缓冲区管理算法

• （1）I/O缓冲区：内核中的一系列NBUF 缓冲区用作缓冲区缓存。每个缓冲区用一个结构体表示。

  

  

  typdef struct buf[
  struct buf*next__free;// freelist pointer
  struct buf next__dev;// dev_list pointer int dev.,blk;
  // assigmed disk block;int opcode;
  // READ|wRITE int dirty;
  // buffer data modified
  int async;
  // ASYNC write flag int valid;
  //buffer data valid int buay;
  // buffer is in use int wanted;
  // some process needs this buffer struct semaphore lock=1; /
  // buffer locking semaphore; value=1
  struct semaphore iodone=0;// for process to wait for I/0 completion;// block data area char buf[BLKSIZE]

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