宋宝华： 文件读写（BIO）波澜壮阔的一生

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前言

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网上关于BIO和块设备读写流程的文章何止千万，但是能够让你彻底读懂读明白的文章实在难找，可以说是越读越糊涂！

我曾经跨过山和大海 也穿过人山人海

我曾经问遍整个世界 从来没得到答案

本文用一个最简单的read(fd, buf, 4096)的代码，分析它从开始读到读结束，在整个Linux系统里面波澜壮阔的一生。本文涉及到的代码如下：

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

 

main()

{

        int fd;

        char buf[4096];

    

        sleep(30); //run ./funtion.sh to trace vfs_read of this process

        fd = open("file", O_RDONLY);

        read(fd, buf, 4096);

        read(fd, buf, 4096);

}

本文的写作宗旨是：绝不装逼，一定要简单，简单，再简单！

本文适合：已经读了很多乱七八糟的block资料，但是没打通脉络的读者；

本文不适合：完全不知道block子系统是什么的读者，和完全知道block子系统是什么的读者

Page cache与预读

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在Linux中，内存充当硬盘的page cache，所以，每次读的时候，会先check你读的那一部分硬盘文件数据是否在内存命中，如果没有命中，才会去硬盘；如果已经命中了，就直接从内存里面读出来。如果是写的话，应用如果是以非SYNC方式写的话，写的数据也只是进内存，然后由内核帮忙在适当的时机writeback进硬盘。

代码中有2行read(fd, buf, 4096)，第1行read(fd, buf, 4096)发生的时候，显然”file”文件中的数据都不在内存，这个时候，要执行真正的硬盘读，app只想读4096个字节（一页），但是内核不会只是读一页，而是要多读，提前读，把用户现在不读的也先读，因为内核怀疑你读了一页，接着要连续读，怀疑你想读后面的。与其等你发指令，不如提前先斩后奏（存储介质执行大块读比多个小块读要快），这个时候，它会执行预读，直接比如读4页，这样当你后面接着读第2-4页的硬盘数据的时候，其实是直接命中了。

所以这个代码路径现在是 ：