read()/write()的生命旅程之二—

本章将介绍read()系统调用的过程。回忆一下第一章里讲到的read()系统调用发生后VFS将调用文件实际所在文件系统的file_operations.read()，我们就从这个地方开始。

1. read()：从file operation到page cache

这个过程是在file_operation.read()的核心函数：do_generic_file_read()中完成的。

虽然每种文件系统都会定义自己的file_operations，如ext2_file_operations, ext3_file_operations，但大部分最后都会使用do_generic_file_read()这个通用的函数。所以说do_generic_file_read()的实现方法体现了Linux文件系统read()的典型流程。

这个函数的作用和流程如下：

2. read()：从page cache到bio

这个过程是在a_ops->readpage()的流程里完成的。每个文件系统都会定义自己的address space operations, 即a_ops。以ext2为例，下图就是ext2_aops.readpage()的流程。

在上面的流程图中可以看到读数据的最终实现是要将buffer head对应（Map）到block device上的某个block，然后向该block device发出bio。那么从page cache和buffer head以及bio是怎样联系的呢？下一节将做详细解释。

3. 重要概念：page cache, buffer head和bio

在第一章中已经讲过kernel将文件以page为单位缓存在内存中，叫做page cache。这是从kernel管理文件的角度来看的。但是文件最终要被读写到存储介质的角度的，从读写存储介质的角度来看，文件读写最终转化为对存储介质上的某些区域的读和写。Linux里最常见的存储介质是block device，读写block device必须以block device规定的block大小为单位进行。那么page是怎样转化成block的呢？在Linux kernel里，用bio(block io)这一数据结构来代表对block device的读写，bio以block为单位组织要读写的数据。我们知道page通常大小为4096，而block的大小是由block device自己决定的，Linux kernel使用logic block为单位进行读写，Logic block size是由block device driver报告给Kernel的。Logic block size是kernel认为的读写该block device的block size。最常见的logic block size是512 bytes，也可以是1024， 2048或4096。logic block size不能超过page size，而且必须能被page size整除。这是因为Linux Kernel里将以下面的分割page的方法来把page转换成block。

以最常见的1 Page = 4096 bytes, 1 block = 512 bytes为例，1 Page分割为 8 blocks，如下图所示block 0 ~ block 7。在要发生从存储读数据到Page，如第2节所述的a_ops.readpage或将Page写到存储的时候，如下一章将要讲述的writeback的时候，Linux kernel会为page里的每个block创建一个叫buffer head（bh）的数据结构，bh的作用就是要将每个block对应到物理存储上的一个block。bh实际上是联系文件和物理存储介质的桥梁。

bh->b_page，bh->data指向该block在文件中的位置，实际是文件在内存中的缓存page中的位置。注意buffer head只是指向page中的位置，并没有新的buffer，所谓的buffer还是page的一块，buffer和page是同一块内存。
bh->b_bdev表示block在哪个block device上， bh->blocknr表示该block在存储介质上的位置。要从一个文件里的某一块block得到其位于存储介质上的位置，这是文件系统要做的翻译。做这个翻译工作就是非常重要的get_block()函数。这个翻译也叫Map。如上面的ext2_get_block()，它的工作就是根据ext2的格式算出page里的某一块在整个ext2所在partition上的对应的blocknr。更直接的说，如果/dev/sda1这个partition上是个ext2的文件系统，里面有个文件a.txt，现在要读a.txt的开头的block（512 bytes），那么ext2_get_block()就负责找到这个block在/dev/sda1上的位置。
bh->state代表了buffer的状态，比较重要的有BH_Mapped, BH_Uptodate和BH_Dirty。他们的含义在下图中已说明。上面所说的get_block()后bh->state就变成了BH_Mapped。

read()/write()的生命旅程之二——第二章：read()相关推荐

【《Real-Time Rendering 3rd》提炼总结】(二) 第二章 · 图形渲染管线 The Graphics Rendering Pipeline
本文由@浅墨_毛星云出品,转载请注明出处. 文章链接: http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/70544201 这篇文章是解析计算机图 ...
【转载】《Real-Time Rendering 3rd》提炼总结】(二) 第二章 · 图形渲染管线 The Graphics Rendering Pipeline
本文由@浅墨_毛星云出品. 文章链接: http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/70544201 这篇文章是解析计算机图形学界" ...
【3DMax简易入门教程】(二) 第二章 ·3DMax下的基本体创建
3dMax第二章:基本体创建 1.标准基本体与扩展基本体组成了图形构建的主要内容,可以利用基本体内容创建桌子.电脑.沙发.凳子.门窗等内容.这里我用线条创建一个窗户框架和垃圾桶. 2.利用样条线创建一 ...
【Magicavoxel简易入门教程】(二) 第二章 · 自制一个NPC导出模型优化工具使用（附下载）
本文由@唐三十胖子出品,转载请注明出处. 文章链接:https://blog.csdn.net/iceSony/article/details/83793754 这篇文章由唐三胖ヾ(•ω•`)o网 ...
两平面平行但不重合的条件是_____黑龙江省大庆外国语学校高中数学_第二章《2.2_直线、平面平行的判定及其性质》单元测试5_新人教A版必修3...
黑龙江省大庆外国语学校高一数学必修二第二章<2.2 直线.平面平行的判定及其性质>单元测试5 一.选择题1.若两个平面互相平行,则分别在这两个平行平面内的直线( ) A.平行 B.异面 ...
基于全生命周期的主数据管理：MDM详解与实战学习02 第二章主数据管理的内涵
第二章主数据管理的内涵导读 2.1 主数据的概念 2.1.1 主数据的定义 2.1.2 主数据的特征 2.1.3 主数据的范围 1．描述实体范围 2．应用层次范围 (1)元数据 (2)引用数据 ( ...
软件构造第二章第一节软件生命周期和版本控制
软件构造第二章第一节软件生命周期和版本控制基本内容 Software Development Lifecycle (SDLC) Traditional software process mode ...
c语言运行时更入下一行,C语言高级语言程序设计(一)_第二章 C程序设计基础(二).ppt...
C语言高级语言程序设计(一)_第二章 C程序设计基础(二) * 问a,b能否交换?不能.示例传值调用如何改变参数的值?在后续章节中介绍下:传值 * 传值的好处下:问题3.2 * * * 使用范 ...
大二上学期总结计算机专业,计算机学生的大二第二学期自我总结-自我总结
计算机学生的大二第二学期自我总结-自我总结一个学期很快就过去了,但这次的心情与以前有很大不同,归心似箭的心情早被考试不理想的惆怅所掩盖.想想若是考的不好如何向父母交代?尤其这次我为了应付英语四级着实 ...
Kali Linux 网络扫描秘籍第二章探索扫描（二）
第二章探索扫描(二) 作者:Justin Hutchens 译者:飞龙协议:CC BY-NC-SA 4.0 2.7 使用 Scapy 发现第三层 Scapy 是一种工具,允许用户制作并向网络中注入 ...

read()/write()的生命旅程之二——第二章：read()

read()/write()的生命旅程之二——第二章：read()相关推荐

最新文章

热门文章