Sistemas Operacionais

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Sistemas Operacionais

• Page Cache e Page Writeback
• Vinicius Faria Culmant Ramos
• Prof. Vitor Santos Costa

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Introdução

• Page Cache é, fisicamente, uma página na RAM
• Cada página corresponde a vários blocos no disco
• O kernel busca informações primeiro no cache para
  depois buscar no disco.

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Características

• Minimizar disk I/O -gt Armazenar dados em memória
  que pode vir a ser utilizado
• Acesso ao disco é muito mais lento do que acesso
  à memória
• Páginas acessadas são muito prováveis de serem
  acessadas em um curto espaço de tempo.
• Page Cache x86 -gt tamanho 4Kb

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address_space

• SVR4 utilizava o Page Cache apenas para dados do
  filesystem
• SVR4 Page Cache utilizado é equivalente ao file
  object (struct vnode)
• Linux armazena qualquer page-based object,
  incluindo diferentes tipos de arquivos e
  mapeamento de memória
• Utiliza a estrutura address_space que identifica
  as páginas no Page Cache

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address_space

• linux/fs.h
• struct address_space
• struct inode host
  / owning inode /
• struct radix_tree_root page_tree
  / radix tree of all pages /
• spinlock_t tree_lock
  / page_tree lock /
• unsigned int
  i_mmap_writable / VM_SHARED ma count /
• struct prio_tree_root i_mmap
  / list of all mappings /
• struct list_head
  i_mmap_nonlinear / VM_NONLINEAR ma list /
• spinlock_t i_mmap_lock
  / i_mmap lock /
• atomic_t
  truncate_count / truncate re count /
• unsigned long nrpages
  / total number of pages /
• pgoff_t
  writeback_index / writeback start offset /
• struct address_space_operations a_ops
  / operations table /
• unsigned long flags
  / gfp_mask and error flags /
• struct backing_dev_info
  backing_dev_info / read-ahead information /
• spinlock_t private_lock
  / private lock /
• struct list_head private_list
  / private list /
• struct address_space assoc_mapping
  / associated buffers /

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address_space

• i_nmap -gt Árvore de prioridades de todos as mapas
  de memória, tanto compartilhado quanto privados
• address_space está associado a algum objeto do
  kernel, geralmente é um inode
• host pode ser NULL se o objeto associado não for
  um inode, por exemplo uma área de swap
• a_ops aponta para a tabela de operações do
  address_space
• Esta tabela está descrita na estrutura
  address_space_operations

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address_space

• struct address_space_operations
• int (writepage)(struct page , struct
  writeback_control )
• int (readpage) (struct file , struct
  page )
• int (sync_page) (struct page )
• int (writepages) (struct address_space
  , struct writeback_control )
• int (set_page_dirty) (struct page )
• int (readpages) (struct file , struct
  address_space , struct list_head , unsigned)
• int (prepare_write) (struct file ,
  struct page , unsigned, unsigned)
• int (commit_write) (struct file ,
  struct page , unsigned, unsigned)
• sector_t (bmap)(struct address_space ,
  sector_t)
• int (invalidatepage) (struct page ,
  unsigned long)
• int (releasepage) (struct page , int)
• int (direct_IO) (int, struct kiocb ,
  const struct iovec , loff_t, unsigned long)

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read_page()

• Um dos métodos mais importantes
• Page find_get_page(mapping, index) // Busca a
  página no page cache
• Se a página não estiver no cache
• struct page cached_page
• int error
• cached_page page_cache_alloc_cold(mapping)
• if (!cached_page)
• / error allocating memory /
• error add_to_page_cache_lru(cached_page,
  mapping, index, GFP_KERNEL)
• if (error)
• / error adding page to page cache /
• error mapping-gta_ops-gtreadpage(file, page)

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write_page()

• Um dos métodos mais importantes
• Quando uma página é modificada sempre é chamada a
  função SetPageDirty(page)
• Para escrever, faz-se uma busca no cache pela
  página
• Se não estiver, uma página é alocada e
  adicionada
• prepare_write() é invocada para setar a
  requisição de escrita
• Os dados são copiados da área do usuário para o
  Kernel buffer
• Os dados são copiados para o disco com a função
  commit_write()

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• Obrigado!