PageCache和mmap

文章是抄的，https://www.jianshu.com/p/7044e0b9ab7a?from=singlemessage

pagecache

linux對文件的讀寫必須先走pagecache，pagecache是內存中的一塊區域，這樣做的好處是，在寫入的時候不直接寫入硬盤，而是寫入內存，可以加速讀寫。后續操作系統會自動把其內容刷到硬盤上。
例如我們調用操作系統的write函數，直接寫入到pagecache中而不是磁盤中。后續會將數據拷貝到內核態，再拷貝到硬盤上，這個過程操作系統可以為我們完成，當然我們我們也可以手動執行刷盤。

mmap

這里就要介紹一下mmap的優點了，mmap和write/read一樣需要從pagecache中進行刷盤，但是mmap的好處就是減少了一次數據復制，直接將pagecache刷到硬盤上而不需要經過內核態。

最后再說一下page cache的話題，從上面所說我們從磁盤文件中讀取的內容都會存在page cache中，但當我們關閉這個文件時，page cache中內容會立馬釋放掉嗎？答案是否，磁盤的讀取速度比內存慢太多，如果能命中page cache可以顯著提升性能，萬一后續又有對這個文件的操作，系統就可以很快速的響應。當然，這些文件內容也不是一直存在page cache中的，一般只要系統有空閑物理內存，操作系統都會拿來當緩存使用，但當物理內存不夠用，內存會清理出部分page cache應急。

還有就是普通的write調用只是將數據寫到page cache中，並將其標記為dirty就返回了，磁盤I/O通常不會立即執行，這樣做的好處是減少磁盤的回寫次數，提供吞吐率，不足就是機器一旦意外掛掉，page cache中的數據就會丟失。一般安全性比較高的程序會在每次write之后，調用fsync立即將page cache中的內容回寫到磁盤中。

DirectIo

哈哈，看到了這里，沒想到還有一種刷盤方式吧？對，就是dio。從上面我們可以看出來，操作系統為了保持自身的穩定、安全性，使用了頁式管理或者內核態拷貝。這里我們單看mmap所帶來的問題。可以說mmap是一種比較快的落盤方式了。但是由於linux本身用的還是頁式管理(mmap一樣)，它不可避免的會導致缺頁中斷的現象，這時候會進行頁面置換算法，想想還是有點耗時的。
對此，linux本身提供了dio的接口，使得數據直接從應用程序地址空間落到硬盤上。當然這里如果要加快讀寫，可以自己設定緩沖區，而不是用pagecache，例如數據庫管理系統的實現

我的理解是

　　PageCache是linux系統必定使用的，我們調用java去寫磁盤都不是直接寫磁盤，而是寫PageCache，pageCache會自動幫我們落盤。但是PageCache還是有一次，用戶態到內核態的數據拷貝，因此效率上不是特別高。

　　MMAP是內存和磁盤的映射，這樣pageCache的數據直接落盤，而不再需要那一次的用戶態內核態拷貝。

　　至於java中的mmap就是這樣的

MappedByteBuffer buffer = fc.map(MapMode.READ_WRITE, 0, 1000);  
       for (int i = 0;i< 100000;i++){  
           buffer.put((byte)65);  
       }  

　　fc是FileChannel