頁快取記憶體有什麼作用？

主要實現Linux的磁碟快取，用來減少磁碟的IO操作，具體講就是把磁碟中資料快取到實體記憶體，把對磁碟的訪問轉換為對實體記憶體的訪問。

磁碟快取記憶體為什麼這麼重要？

• 訪問磁碟的速度（ms）遠遠低於訪問記憶體的速度（nm）
• 資料一旦被訪問，就有可能在短期內再次被訪問到

什麼是臨時區域性原理？

在短期內訪問同一片資料區的原理稱為臨時區域性原理

頁快取記憶體有什麼特點？

• 由記憶體中的物理頁組成
• 內容對應磁碟上的物理塊
• 大小可以動態調整

頁快取記憶體的大小如何動態調整？

通過佔用空閒記憶體擴張大小，通過自我收縮緩解記憶體壓力

什麼是後備儲存?

正在被快取的儲存裝置

什麼是快取命中，什麼是快取未命中？

當核心開始一個讀操作，它首先會檢查資料是否在頁快取記憶體中。如果在，則放棄對磁碟的訪問，直接從記憶體中讀取，這個行為稱為快取命中；如果不在，核心排程塊IO從磁碟讀取資料並將資料放入頁快取記憶體中，這個行為稱為快取未命中。

程序執行寫操作，頁快取記憶體如何使用，有哪些策略？

• 不快取----進行寫時，直接跳過快取，寫到磁碟，同時使快取中的資料失效
• 寫透快取----同時更新記憶體和磁碟，使快取資料時刻與後備儲存保持一致
• 回寫----資料先寫到快取中，將被寫入的頁標記為“髒”並加入髒頁連結串列，由頁回寫程序週期性的將髒頁連結串列中的頁寫回到磁碟。

核心進行寫操作的具體過程是怎樣的？

• 1--在頁快取記憶體中搜索需要的頁
• 2--如果需要的頁不在快取記憶體中，核心在快取記憶體組新分配一個空閒項
• 3--核心建立一個寫請求
• 4--資料被從使用者空間拷貝到核心緩衝
• 5--將資料寫入磁碟

什麼是快取回收策略？

決定快取中什麼內容將被清除的策略

Linux如何進行快取回收?

通過選擇乾淨頁（不髒）進行替換，如果快取中沒有足夠的乾淨頁，核心強制進行回寫操作，以騰出更多的乾淨頁

有哪些快取回收策略，原理是什麼？

• 最近最少使用（LRU）----快取的資料很久沒被訪問，那麼近期被訪問的概率就很低，通過維護一個按時間為序的連結串列，回收連結串列頭（最老時間戳）的頁面
• 雙鏈表（改進的LRU）----活躍連結串列中頁面不會被回收，非活躍連結串列中頁面有可能被回收，當活躍連結串列中頁面太多，為了維護平衡，會取出活躍連結串列頭部的頁面將其加入非活躍連結串列尾部。

address_space結構體有什麼作用？

address_space結構體用來管理快取項和頁IO操作，一個檔案可以被多個vm_area_struct結構體標識有多個虛擬地址，但是隻能被一個address_space結構體標識有一個實體地址。

什麼是緩衝，有什麼作用？

緩衝是一個物理磁碟塊在記憶體中的表示，它的作用是對映記憶體中的頁面到磁碟塊。

什麼是髒資料？

當頁快取記憶體中的資料比後臺儲存的資料先更新時，該資料稱為髒資料，最終髒資料會被寫回到後臺儲存裝置（磁碟）

哪些情況下，髒頁被寫回磁碟？

• 空閒記憶體大小低於一個特定閾值，核心將髒頁寫回到磁碟，釋放髒頁，使之成為空閒記憶體
• 髒頁在記憶體中駐留時間超過一個特定閾值，核心將超時的髒頁寫回磁碟
• 使用者程序執行sync()和fsync()系統呼叫，核心按要求執行回寫動作