页面高速缓存

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页面高速缓存

address_space对象

每一个所有者(可以理解为一个具体的文件，一个inode指向的文件)对应着一个address_space对象，页高速缓存的多个页可能属于一个所有者，从而可以链接到一个address_space对象。那么一个页（page）怎么和一个address_space产生关联的呢？
page中有两个字段：mapping和index。其中mapping指向该页所有者的address_mapping(内存inode结构有一个i_mapping指向对应address_space对象),index字段表示所有者地址空间中以页大小为单位的偏移量。用这两个字段就能在页高速缓存中查找。（这里注意一点，一个页中所包含的磁盘块在物理上不一定是相邻的）
address_space中有一个host字段，该字段指向其所属的inode，也就是address_space中的host字段 与 对应inode中的i_data字段形成互相指向的关系。若为普通文件，那么inode结点和address_space结构的相应指针的指向关系如下图：

基树

linux支持TB级的文件，ext4甚至支持到了PB级文件，访问大文件时，高速缓存中存在着有关该文件太多的页，故设计了基树这个结构来加快查找。一个address_space对象对应一个基树。
address_space中有一个字段（page_tree）指向是基树的根（radix_tree_node）。基树根中的rnode指向基树的最高层节点（radix_tree_node）,基树节点都是radix_tree_node结构，节点中存放的都是指针，叶子节点的指针指向页描述符，上层节点指向存放其他节点的指针。一般一个radix_tree_node最多可以有64个指针，字段count表示该radix_tree_node已用节点数。
怎么快速找到所需页在基树中的位置呢？
回顾本科所学知识：分页系统如何利用页表实现线性地址到物理地址的转换？线性地址的最高20位分为两个10为的字段：第一个字段是页目录的偏移，第二个字段是页目录所指向也表的偏移。
在基树中，类比此方法。若基树深度为1，则只能表示从0至63的索引，则页索引（上文提高的index字段）的低6位进行解析，从而对应成radix_tree_node结构中的slot下标，找到对应的页；若基树深度为2，则页索引的低12位分成0~5,6~11两个字段进行解析。分别找到第一层slot字段和第二层slot字段的值。

如果文件块是随机分配的那么需要缓冲区头部存放元信息

数据结构

每个inode都有一个address_space，每个文件都有一个告诉缓存啊。

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struct address_space {
        struct inode            *host;          /* owner: inode, block_device */
        struct radix_tree_root  page_tree;      /* radix tree of all pages */
        spinlock_t              tree_lock;      /* and spinlock protecting it */
        unsigned int            i_mmap_writable;/* count VM_SHARED mappings */
        struct prio_tree_root   i_mmap;         /* tree of private and shared mappings */
        struct list_head        i_mmap_nonlinear;/*list VM_NONLINEAR mappings */
        spinlock_t              i_mmap_lock;    /* protect tree, count, list */
        unsigned int            truncate_count; /* Cover race condition with truncate */
        unsigned long           nrpages;        /* number of total pages */
        pgoff_t                 writeback_index;/* writeback starts here */
        struct address_space_operations *a_ops; /* methods */
        unsigned long           flags;          /* error bits/gfp mask */
        struct backing_dev_info *backing_dev_info; /* device readahead, etc */
        spinlock_t              private_lock;   /* for use by the address_space */
        struct list_head        private_list;   /* ditto */
        struct address_space    *assoc_mapping; /* ditto */
} __attribute__((aligned(sizeof(long))));