9、Linux系统编程：文件I/O与缓冲I/O深度解析

Linux系统编程：文件I/O与缓冲I/O深度解析

1. 虚拟文件系统（VFS）对系统程序员的重要性

对于系统程序员而言，虚拟文件系统（VFS）的影响十分关键。他们无需担忧文件所在的文件系统类型或存储介质。通用的系统调用，如 read() 、 write() 等，能够对任何受支持的文件系统和存储介质上的文件进行操作。

2. 页面缓存（Page Cache）

页面缓存是内存中存储的最近从磁盘文件系统访问的数据。由于磁盘访问速度相对处理器速度极慢，将请求的数据存储在内存中，内核可以直接从内存满足后续对相同数据的请求，避免重复的磁盘访问。
- 时间局部性原理 ：页面缓存利用了时间局部性这一引用局部性概念，即某一时刻访问的资源在不久的将来很可能再次被访问。因此，首次访问数据时缓存数据所消耗的内存是值得的，因为它避免了未来昂贵的磁盘访问。
- 页面缓存的工作机制 ：内核首先在页面缓存中查找文件系统数据。只有当数据不在缓存中时，才会调用内存子系统从磁盘读取数据。首次读取数据时，数据从磁盘传输到页面缓存，再从缓存返回给应用程序。再次读取相同数据时，直接从缓存返回。所有操作都通过页面缓存透明执行，确保缓存数据的相关性和有效性。
- 页面缓存的动态大小 ：Linux的页面缓存大小是动态的。随着I/O操作将越来越多的数据带入内存，页面缓存会不断增大，占用可用内存。当页面缓存耗尽所有可用内存，且有新的内存分配请求时，内核会自动修剪页面缓存，释放最少使用的页面，为“实际”内存使用腾出空间。