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LINUX操作系统缓存机制之页缓存

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list; /* ditto */ /*指向相关的地址空间的指针*/ struct address_space
*assoc_mappi
ng; /* ditto */ }__attribute__(( aligned(siz
struct backing_dev_info { struct list_head bdi_list;struct rcu_head rcu_head;/*
最大预读数量，单位为page
_cache_size*/unsigned long ra_pages;
es;/* device capabilities */ congested_fn *congested_fn; /* function pointer if
device is md/dm */ void *congested_data; /* pointer to aux data for congested func
*/ void (*unplug_io_fn)(struct backing_dev_info *， struct page *);void
*unplug_io_data;
char *name;
struct percpu_counter bdi_stat[nr_bdi_stat_items];
unsigned int min_ratio;unsigned int max_ratio， max_prop_frac;
struct device *dev;
#ifdef config_debug_fs struct dentry *debug_dir;struct dentry
*debug_stats;#endif };下图为地址空间与内核其他部分的关联。
内核采用一种通用的地址空间方案，来建立缓存数据与其来源之间的关联。
1）内存中的页分配到每个地址空间。这些页的内容可以由用户进程或内核本身使用各式
各样的方法操作。这些数据表示了缓存中的内容；2）后备存储器struct backing_dev_info
指定了填充地址空间中页的数据的来源。地址空间关联到处理器的虚拟地址空间，是由处理
器在虚拟内存中管理的一个区域到设备device上对应位置之间的一个映射。
如果访问了虚拟内存中的某个位置，该位置没有关联到物理内存页，内核可根据地址空
间结构来找到读取数据的来源。
为支持数据传输，每个地址空间都提供了一组操作，以容许地址空间所涉及双方面的交
互。
地址空间是内核中最关键的数据结构之一，对该数据结构的管理，已经演变为内核面对
的最关键的问题之一。 页缓存的任务在于，获得一些物理内存页，以加速在块设备上按页为
单位执行的操作。
内核使用了基数树来管理与一个地址空间相关的所有页，以便尽可能降低开销。

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linux如何手动释放linux内存

linux如何手动释放linux内存

linux如何⼿动释放linux内存当在Linux下频繁存取⽂件后，物理内存会很快被⽤光，当程序结束后，内存不会被正常释放，⽽是⼀直作为caching。

这个问题，貌似有不少⼈在问，不过都没有看到有什么很好解决的办法。

那么我来谈谈这个问题。

/proc是⼀个虚拟⽂件系统，可通过对它的读写操作做为与kernel实体间进⾏通信的⼀种⼿段。

也就是说可以通过修改/proc中的⽂件，来对当前kernel的⾏为做出调整。

那么可通过调整/proc/sys/vm/drop_caches来释放内存。

操作如下：⾸先，查看/proc/sys/vm/drop_caches的值[root@server test]# cat /proc/sys/vm/drop_caches值默认为0然后，运⾏sync命令[root@server test]# sync⼿动执⾏sync命令（描述：sync 命令运⾏ sync ⼦例程。

如果必须停⽌系统，则运⾏sync 命令以确保⽂件系统的完整性。

sync 命令将所有未写的系统缓冲区写到磁盘中，包含已修改的 i-node、已延迟的块 I/O 和读写映射⽂件）最后，输⼊⼿动释放内存的命令[root@server test]# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_cachesdrop_caches的值可以是0-3之间的数字，代表不同的含义：0：不释放（系统默认值）1：释放页缓存2：释放dentries和inodes3：释放所有缓存释放完内存后改回去让系统重新⾃动分配内存echo 0 >/proc/sys/vm/drop_cachesfree -m #看内存是否已经释放掉了。

如需释放所有缓存，就输⼊下⾯的命令：[root@server test]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches######### Linux释放内存的相关知识 ###############在Linux系统下，⼀般不需要去释放内存，因为系统已将内存管理的很好。

mmap和普通文件读写的区别和比较mmap的注意点

mmap和普通文件读写的区别和比较mmap的注意点

mmap和普通⽂件读写的区别和⽐较mmap的注意点参考对linux⽂件系统不了解的朋友，请参阅我之前写的博⽂《》，我们⾸先简单的回顾⼀下常规⽂件系统操作（调⽤read/fread等类函数）中，函数的调⽤过程：1、进程发起读⽂件请求。

2、内核通过查找进程⽂件符表，定位到内核已打开⽂件集上的⽂件信息，从⽽找到此⽂件的inode。

3、inode在address_space上查找要请求的⽂件页是否已经缓存在页缓存中。

如果存在，则直接返回这⽚⽂件页的内容。

4、如果不存在，则通过inode定位到⽂件磁盘地址，将数据从磁盘复制到页缓存。

之后再次发起读页⾯过程，进⽽将页缓存中的数据发给⽤户进程。

总结来说，常规⽂件操作为了提⾼读写效率和保护磁盘，使⽤了页缓存机制。

这样造成读⽂件时需要先将⽂件页从磁盘拷贝到页缓存中，由于页缓存处在内核空间，不能被⽤户进程直接寻址，所以还需要将页缓存中数据页再次拷贝到内存对应的⽤户空间中。

这样，通过了两次数据拷贝过程，才能完成进程对⽂件内容的获取任务。

写操作也是⼀样，待写⼊的buffer在内核空间不能直接访问，必须要先拷贝⾄内核空间对应的主存，再写回磁盘中（延迟写回），也是需要两次数据拷贝。

⽽使⽤mmap操作⽂件中，创建新的虚拟内存区域和建⽴⽂件磁盘地址和虚拟内存区域映射这两步，没有任何⽂件拷贝操作。

⽽之后访问数据时发现内存中并⽆数据⽽发起的缺页异常过程，可以通过已经建⽴好的映射关系，只使⽤⼀次数据拷贝，就从磁盘中将数据传⼊内存的⽤户空间中，供进程使⽤。

总⽽⾔之，常规⽂件操作需要从磁盘到页缓存再到⽤户主存的两次数据拷贝。

⽽mmap操控⽂件，只需要从磁盘到⽤户主存的⼀次数据拷贝过程。

说⽩了，mmap的关键点是实现了⽤户空间和内核空间的数据直接交互⽽省去了空间不同数据不通的繁琐过程。

因此mmap效率更⾼。

mmap优点总结由上⽂讨论可知，mmap优点共有⼀下⼏点：1、对⽂件的读取操作跨过了页缓存，减少了数据的拷贝次数，⽤内存读写取代I/O读写，提⾼了⽂件读取效率。

linux vfs实现原理

linux vfs实现原理

linux vfs实现原理Linux VFS（Virtual File System）是Linux操作系统中的核心组件之一，它提供了统一的文件访问接口以及文件系统的抽象层，使得用户可以透明地访问不同类型的文件系统，包括本地文件系统和网络文件系统。

VFS的实现原理包括文件系统的注册、路径解析、文件的打开与读写、文件的索引、文件系统的缓存管理等。

文件系统注册是VFS的第一步，Linux内核中存在一个全局的文件系统注册表，它记录了所有已注册的文件系统类型和对应的操作函数。

当内核需要访问一个特定的文件系统时，根据文件路径的前缀，VFS会选择相应的文件系统类型进行处理。

路径解析是VFS的核心流程之一，它负责将用户传入的路径字符串转化为内核中的表示方式。

路径解析从根目录开始逐级查找，解析过程包括检查目录存在性、权限检查、查找文件并获取inode等。

路径解析的结果就是一个表示文件的inode对象，它包含了文件的元数据信息以及文件系统特定的操作函数。

文件的打开与读写是用户访问文件的主要操作，VFS提供了一系列的系统调用接口，例如open、read、write等。

当用户调用这些接口时，内核会根据文件的inode对象调用相应文件系统提供的操作函数。

文件系统的操作函数通过底层的驱动程序实现具体的文件读写操作，可能是读取磁盘上的数据，也可能是通过网络传输数据。

文件的索引是为了提高文件查找的效率，VFS使用dentry缓存来存储文件名和对应的inode对象之间的映射关系。

dentry是VFS中的一个重要概念，它代表目录项（directory entry），包含了文件名、inode和其他的元数据信息。

在路径解析的过程中，VFS会逐级查找并创建dentry对象，将其添加到dentry缓存中。

下次再次访问相同的文件时，可以直接从缓存中获取对应的dentry对象，避免了不必要的查找操作，提高了文件查找的性能。

文件系统的缓存管理是为了提高文件读取的效率，VFS使用page cache来缓存文件系统中的数据页面。

Linux操作系统中内存buffer和cache的区别

Linux操作系统中内存buffer和cache的区别

Linux操作系统中内存buffer和cache的区别我们一开始，先从Free命令说起。

Freefree 命令相对于top 提供了更简洁的查看系统内存使用情况：$ freetotal used free shared buffers cachedMem: 255268 238332 16936 0 85540 126384-/+ buffers/cache: 26408 228860Swap: 265000 0 265000Mem：表示物理内存统计-/+ buffers/cached：表示物理内存的缓存统计Swap：表示硬盘上交换分区的使用情况，这里我们不去关心。

系统的总物理内存：255268Kb（256M），但系统当前真正可用的内存b并不是第一行free 标记的16936Kb，它仅代表未被分配的内存。

我们使用total1、used1、free1、used2、free2 等名称来代表上面统计数据的各值，1、2 分别代表第一行和第二行的数据。

total1：表示物理内存总量。

used1：表示总计分配给缓存（包含buffers 与cache ）使用的数量，但其中可能部分缓存并未实际使用。

free1：未被分配的内存。

shared1：共享内存，一般系统不会用到，这里也不讨论。

buffers1：系统分配但未被使用的buffers 数量。

cached1：系统分配但未被使用的cache 数量。

buffer 与cache 的区别见后面。

used2：实际使用的buffers 与cache 总量，也是实际使用的内存总量。

free2：未被使用的buffers 与cache 和未被分配的内存之和，这就是系统当前实际可用内存。

可以整理出如下等式：total1 = used1 + free1total1 = used2 + free2used1 = buffers1 + cached1 + used2free2 = buffers1 + cached1 + free1buffer 与cache 的区别A buffer is something that has yet to be "written" to disk. A cache is something that has been "read" from the disk and stored for later use.更详细的解释参考：Difference Between Buffer and Cache对于共享内存（Shared memory），主要用于在UNIX 环境下不同进程之间共享数据，是进程间通信的一种方法，一般的应用程序不会申请使用共享内存，笔者也没有去验证共享内存对上面等式的影响。