Кэш страниц в Linux - часть 2
struct address_space_operations { int (*writepage)(struct page *); int (*readpage)(struct file *, struct page *); int (*sync_page)(struct page *); int (*prepare_write)(struct file *, struct page *, unsigned, unsigned); int (*commit_write)(struct file *, struct page *, unsigned, unsigned); int (*bmap)(struct address_space *, long); };
Для понимания основ адресных пространств (и кэша страниц) следует рассмотреть ->writepage и ->readpage, а так же ->prepare_write и ->commit_write.
Из названий методов уже можно предположить действия, которые они выполняют, однако они требуют некоторого уточнения. Их использование в ходе операций ввода/вывода для более общих случаев дает хороший способ для их понимания. В отличие от большинства других UNIX-подобных операционных систем, Linux имеет набор универсальных файловых операций (подмножество операций SYSV над vnode) для передачи данных ввода/вывода через кэш страниц. Это означает, что при работе с данными отсутствует непосредственное обращение к файловой системе (read/write/mmap), данные будут читаться/записываться из/в кэша страниц (pagecache), по мере возможности. Pagecache будет обращаться к файловой системе либо когда запрошенной страницы нет в памяти, либо когда необходимо записать данные на диск в случае нехватки памяти.
При выполнении операции чтения, универсальный метод сначала пытается отыскать страницу по заданным inode/index.
hash = page_hash(inode->i_mapping, index);
Затем проверяется - существует ли заданная страница.
hash = page_hash(inode->i_mapping, index); page = __find_page_nolock(inode->i_mapping, index, *hash);
Если таковая отсутствует, то в памяти размещается новая страница и добавляется в кэш.
page = page_cache_alloc();
__add_to_page_cache(page, mapping, index, hash);
После этого страница заполняется данными с помощью вызова метода ->readpage.
error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
И в заключение данные копируются в пользовательское пространство.
Для записи данных в файловую систему существуют два способа: один - для записи отображения (mmap) и другой - системный вызов write(2). Случай mmap наиболее простой, поэтому рассмотрим его первым. Когда пользовательское приложение вносит изменения в отображение, подсистема VM (Virtual Memory) помечает страницу.