posix_fadvise源码分析

最新推荐文章于 2025-08-05 17:02:05 发布

vah101

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分类专栏： Linux开发文章标签： random cache file struct linux

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posix_fadvise是linux上对文件进行预取的系统调用，其中第四个参数int advice为预取的方式，主要有以下几种：

POSIX_FADV_NORMAL 无特别建议                      重置预读大小为默认值
POSIX_FADV_SEQUENTIAL                将要进行顺序操作                 设预读大小为默认值的2 倍
POSIX_FADV_RANDOM                        将要进行随机操作               将预读大小清零（禁止预读）
POSIX_FADV_NOREUSE                     指定的数据将只访问一次              （暂无动作）
POSIX_FADV_WILLNEED                    指定的数据即将被访问                    立即预读数据到page cache
POSIX_FADV_DONTNEED                  指定的数据近期不会被访问            立即从page cache 中丢弃数据

其中，POSIX_FADV_NORMAL、POSIX_FADV_SEQUENTIAL、POSIX_FADV_RANDOM 是用来调整预取窗口的大小，POSIX_FADV_WILLNEED则可以将指定范围的磁盘文件读入到page cache中，POSIX_FADV_DONTNEED则将指定的磁盘文件中数据从page cache中换出。

在kernel源码的mm/fadvise.c中，如下所示：

SYSCALL_DEFINE(fadvise64_64)(int fd, loff_t offset, loff_t len, int advice)
{
   struct file *file = fget(fd);
   struct address_space *mapping;
   struct backing_dev_info *bdi;
   loff_t endbyte;           /* inclusive */
   pgoff_t start_index;
   pgoff_t end_index;
   unsigned long nrpages;
   int ret = 0;

/* 判断由文件描述符获得的file指针是否有效 */
if (!file)
return -EBADF;

/* 判断是否是管道 */
   if (S_ISFIFO(file->f_path.dentry->d_inode->i_mode)) {
       ret = -ESPIPE;
       goto out;
   }

   mapping = file->f_mapping;
   if (!mapping || len < 0) {
       ret = -EINVAL;
       goto out;
   }

   if (mapping->a_ops->get_xip_mem) {
       switch (advice) {
       case POSIX_FADV_NORMAL:
       case POSIX_FADV_RANDOM:
       case POSIX_FADV_SEQUENTIAL:
       case POSIX_FADV_WILLNEED:
       case POSIX_FADV_NOREUSE:
       case POSIX_FADV_DONTNEED:
           /* no bad return value, but ignore advice */
           break;
       default:
           ret = -EINVAL;
       }
       goto out;
   }

   /* Careful about overflows. Len == 0 means "as much as possible" */
   endbyte = offset + len;
   if (!len || endbyte < len)
       endbyte = -1;
   else
       endbyte--;       /* inclusive */

   bdi = mapping->backing_dev_info;

   switch (advice) {
   case POSIX_FADV_NORMAL:

       /* 将预取窗口调整为设备默认的大小 */
       file->f_ra.ra_pages = bdi->ra_pages;
       spin_lock(&file->f_lock);
       file->f_mode &= ~FMODE_RANDOM;
       spin_unlock(&file->f_lock);
       break;
   case POSIX_FADV_RANDOM:

        /* 将文件的访问模式设为random即不做预取 */
       spin_lock(&file->f_lock);
       file->f_mode |= FMODE_RANDOM;
       spin_unlock(&file->f_lock);
       break;
   case POSIX_FADV_SEQUENTIAL:

        /* 将预取窗口设为默认值的2倍 */
       file->f_ra.ra_pages = bdi->ra_pages * 2;
       spin_lock(&file->f_lock);
       file->f_mode &= ~FMODE_RANDOM;
       spin_unlock(&file->f_lock);
       break;
   case POSIX_FADV_WILLNEED:

/* 强制读取文件指定范围内的数据 */

        if (!mapping->a_ops->readpage) {
           ret = -EINVAL;
           break;
       }

       /* First and last PARTIAL page! */

        /* 获得起始页、结束页的编号 */
       start_index = offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
       end_index = endbyte >> PAGE_CACHE_SHIFT;

       /* Careful about overflow on the "+1" */

/* 计算需要读取的页数，并+1向上取整 */

        nrpages = end_index - start_index + 1;
       if (!nrpages)
           nrpages = ~0UL;

/* 强制读取指定范围的数据 */

        ret = force_page_cache_readahead(mapping, file,
               start_index,
               nrpages);
       if (ret > 0)
           ret = 0;
       break;
   case POSIX_FADV_NOREUSE:

/* 没有实现，no use 没用 */

break;
case POSIX_FADV_DONTNEED:

/* 将指定范围内的数据从page cache中换出 */

        if (!bdi_write_congested(mapping->backing_dev_info))
           filemap_flush(mapping);

       /* First and last FULL page! */

/* 计算数据的起始页、结束页的编号 */

        start_index = (offset+(PAGE_CACHE_SIZE-1)) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
       end_index = (endbyte >> PAGE_CACHE_SHIFT);

       if (end_index >= start_index)

/* 将指定页从page cache中换出*/

            invalidate_mapping_pages(mapping, start_index,
                       end_index);
       break;
   default:
       ret = -EINVAL;
   }
out:
   fput(file);
   return ret;
}