20201321周慧琳

知識點歸納

I/O緩沖區:內核中的一系列NBUF緩沖區用作緩沖區緩存。每個緩沖區用一個結構體表示。

typdef struct buf{
    struct buf *next_free;	//freelist pointer
    struct buf *next_dev；	//dev_list pointer
    int dev,blk；	        //assigned disk block；
    int opcode；	        //READ|WRITE
    int dirty;	                //buffer data modified
    int async;	                //ASYNC write flag
    int valid;	                //buffer data valid
    int busy;	                //buffer is in use
    int wanted；		//some process needs this buffer
    struct, semaphore lock=l ；	//buffer locking semaphore； value=L
    struct semaphore iodone=0；	//for process to wait for I/O completion；
    char buf[BLKSIZE];	        //block data area
} BUFFER;

BUFFER buf[NBUF], *freelist; // NBUF buffers and free buffer list

設備表:每個塊設備用一個設備表結構表示。

struct devtab{
u16 dev;           // major device number 
BUFFER *dev_list;  // device buffer list 
BUFFER*io_queue    // device I/0 queue 
}devtab[NDEV];

緩沖區初始化:當系統啟動時，所有I/O緩沖區都在空閑列表中，所有設備列表和T/O隊列均為空。

緩沖區列表:當緩沖區分配給(dev,blk)時，它會被插入設備表的dev_list中。如果緩沖區當前正在使用，則會將其標記為BUSY(繁忙)并從空閑列表中刪除。

PV算法

BUFFER *getb1k(dev,blk)：
while(1){
P(free);
//get a free buffer first 
if (bp in dev_1ist){
if (bp not BUSY){
remove bp from freelist;
P(bp);
// lock bp but does not wait
return bp;
// bp in cache but BUSY 
V(free);
// give up the free buffer
P(bp);
// wait in bp queue
return bp;
// bp not in cache,try to create a bp=(dev,blk)
bp = frist buffer taken out of freelist;
P(bp);
// lock bp,no wait
if(bp dirty){
awzite(bp);
// write bp out ASYNC,no wait
continue;
// continue from (1)
reassign bp to(dev,blk);
// mark bp data invalid,not dir 
return bp;
// end of while(1)；
brelse(BUFFER *bp)，
{
iF (bp queue has waiter)( V(bp); return; }
if(bp dirty && free queue has waiter){ awrite(bp);zeturn;}
enter bp into(tail of) freelist;V(bp);V(free);
}

問題與解決思路

從磁盤到緩沖區的數據讀寫是否也由CPU完成？

如果每次讀緩沖區都沒有對應的數據，是否相當于直接磁盤I/O？

數據的換入換出算法有哪些？

實踐內容

setvbuf()

int setvbuf(FILE *stream, char *buffer, int mode, size_t size);

_IOFBF
全緩沖：對于輸出，數據在緩沖填滿時被一次性寫入。對于輸入，緩沖會在請求輸入且緩沖為空時被填充。
_IOLBF
行緩沖：對于輸出，數據在遇到換行符或者在緩沖填滿時被寫入，具體視情況而定。對于輸入，緩沖會在請求輸入且緩沖為空時被填充，直到遇到下一個換行符。
_IONBF
無緩沖：不使用緩沖。每個 I/O 操作都被即時寫入。buffer 和 size 參數被忽略。