9月1日学习笔记

17.5 文件缓存和打开文件

在磁盘上有数据，然后磁盘上通过磁盘控制器来完成对磁盘上扇区的读写，在这个磁盘控制器上，有扇区的缓存，基于这个再往上是内存，内存里面由数据块的缓存，同时还有一类虚拟磁盘，用内存虚拟盘，它用内存来虚拟一个逻辑的磁盘，然后在这之上，我们维护了每一个打开文件的打开文件表，打开文件表里面的每一项对应着一个文件，最后是到CPU

操作系统里面讨论的缓存是内存当中的数据块缓存

从磁盘上读数据块到内存，这里的read()通常是按需进行的，在执行read()操作的时候，会把相应的一整块读到内存里面来，选择需要的给进程使用

读的过程当中，也可以采取一定的预读机制

数据块在被使用之后会被缓存，这种缓存的意思在于日后我可能这一块还能再用到

写的时候，写也可能被延迟到以后，先写到内存里的缓存里头，

两种数据块缓存方式：1、数据块缓存：磁盘的东西在内存里做一个反向的缓存；2、页缓存：统一缓存数据块和内存页

数据块缓存，和虚拟存储之间是相互隔离开的，可能会有虚拟页的对换，也可能进程有文件的读写，

有一部分内容在内存里面还是由备份的，可以直接从页缓存里拿到相应的结果来使用，而对于读写文件，可能在内存里有磁盘块，已经有缓存，也可以从这里拿出来，这个数据块再往下，到磁盘上的文件系统

这是页缓存，相当于它们两合并的地方是在数据块这个地方

另一种机制是将他两统一起来

虚拟页式存储，在虚拟地址空间中虚拟页面可映射到本地外存文件中

文件数据块的页缓存：可执行文件直接映射到可执行文件中去，将页面缓存到别的文件里面，1）在虚拟内存中文件数据块被映射成页；2）文件的读/写操作被转换成对内存的访问；3）可能导致缺页和/或设置为脏页

存在问题：页面置换算法需要协调虚拟存储和页缓存间的页面数

文件系统中打开文件的数据结构：记录缓存的状态，

文件描述符：每个被打开的文件都有一个文件描述符，

文件状态信息，包含目录项、当前文件指针、文件操作设置等

每个进程有一个进程的打开文件表，整个系统有一个系统级的打开文件表，有文件被打开时，文件卷就不能被卸载

打开某一个文件，就对应着相应的目录项、文件控制块和文件的内容，需要在内存中有缓存，这一信息，在内存当中的记录就构成了我们这里的系统打开文件表

这个系统打开文件表里有一些内容是各个进程是不一样的，这些内容就构成了我们进程的打开文件表

而进程打开文件表里，共同的部分会映射到系统的打开文件表里头，两个进程共用的部分就在打开文件表里头

打开文件锁，有多个进程共享同一个文件的时候，这个时候，对于它们的访问就需要协调，操作系统能够提供的一种机制就是文件锁

这种机制分成两种实现策略：

1、强制——根据锁保持情况和访问需求确定是否拒绝访问

2、劝告——操作系统提供相应的机制，使得进程可以查询文件打开和锁定的状态，由进程来决定，我在这种状态下怎么做，一种是不管怎么样，直接访问，因为我对它的中心状态不关心，或者说这个中心状态对我没有影响，如果有影响，那你就可以决定说，我延迟一会之后，等相应操作完成了，我再来进行相应的操作

把打开文件访问协调的机制变成是应用进程自己来协调