這裡，我們會涉及乙個新的 「快取」 概念。注意，這裡的 「快取」 和前文所提及的儲存架構中的 「cache」 雖然中英文用詞都一樣，但兩者是不同的。
本文所說的快取，指的是在 linux 作業系統層面，在應用程式對硬碟進行讀寫（read/write系統呼叫）時，對硬碟資源所做的乙個預載入 / 延寫入的機制。
多年以前有一次面試，我被問了乙個問題：
—— 「你說一說，我們呼叫write()之後，linux 是怎麼呼叫到底層的？」
我一臉懵逼，第一反應是這個問題太泛了，如果把我所知道的所有東西說出來的話，從頂層軟體過程到底層硬體驅動編寫，我可以講一下午（參見我的工作經歷）。
我只好再問了一句：「這個範疇有點大，請問您能不能具體地問一下呢？」
估計面試官也沒想到我會反問，他只是重複了一下：「你就……把這個過程說一下吧。」
於是乎，我就從系統呼叫的實現原理講起，然而很快就被面試官打斷：「好吧可以了，你回去等訊息吧。」
訊息肯定是沒等到，而我至今也沒把握面試官希望聽到的答案是什麼。這次說到硬碟 i/o 的時候我忽然想到：或許面試官要的是這個吧？ ————
在現代作業系統中，乙個 「真正的」 檔案，當呼叫read/write的時候，資料當然不會簡單地就直達硬碟。對於 linux 而言，這個過程的一部分是這樣的：
在作業系統核心空間內，read / write 到硬體裝置之間，按順序有這麼幾層：
這裡我覺得 ibm 的資料講的特別清楚。下面是重點摘抄：
當應用程式需要讀取檔案中的資料時，作業系統先分配一些記憶體，將資料從儲存裝置讀入到這些記憶體中，然後再將資料分發給應用程式；當需要往檔案中寫資料時，作業系統先分配記憶體接收使用者資料，然後再將資料從記憶體寫到磁碟上。
對於每個檔案的第乙個讀請求，系統讀入所請求的頁面並讀入緊隨其後的少數幾個頁面(不少於乙個頁面，通常是三個頁面)，這時的預讀稱為同步預讀。
如果應用程式接下來是順序讀取的話，那麼檔案 cache 命中，os 會加大同步預讀的範圍，增強快取效率，此時的預讀被稱為非同步預讀
如果接下來 cache 沒命中，那麼 os 會繼續使用同步預讀。
知道了原理之後，接下來就是怎麼做的問題了——
從快取的工作機制來看，很簡單，如果要充分利用 linux 的檔案快取機制，那麼最好的方法就是：每乙個檔案都盡可能地採用順序讀寫，避免大量的seek呼叫。
從檔案快取角度，如果頻繁地隨機讀取乙個檔案不同的位置，很可能導致快取命中率下降。那麼 os 就不得不頻繁地往硬碟上預讀，進一步導致硬碟利用率低下。所以在讀寫檔案的時候，盡可能的只是簡單寫入或者簡單讀取檔案，而不要使用seek。
這條原則非常適用於 log 檔案的寫入：當寫入 log 的時候，寫就好了，不要經常翻回去檢視以前的內容。
整個系統，最好只有乙個程序進行磁碟的讀寫。而不是多個程序進行檔案訪問。這個思路，一方面和上一條 「順序寫」 原則的理由其實是一致的。當多個程序進行磁碟讀寫的時候，隨機度瞬間飆公升。特別是多個程序操作多個檔案的時候，磁碟的磁頭很可能需要頻繁大範圍地移動。
如果確實有必要多個程序分別讀取多個不同檔案的話，可以考慮下面的替代方案：
如果是多個程序同時寫入乙個檔案（比如 log），那就更好辦了。這種情況下，可以在這幾個程序和檔案中間加入乙個內部檔案伺服器，將所有程序的訪問檔案需求彙總到該檔案伺服器中進行統一處理。
processa processb processc
| | |
| v |
*----> the file
processa processb processc
| | |
| v |
*----> processd |v
the file
以 4kb 為單位寫檔案
這裡可以看看下面這個偽**：
const int write_block_size = 4096
for (int i = 0 to 999)
實際上，當你第一次操作這個大目錄的時候，可能延時確實會比較大。但是實測只要進入了這個目錄之後，再後續操作的時候，卻一點都不慢，和其他的普通目錄相當。
這個問題的原因，我個人猜測（求權威人士指正）是這樣的：
目錄在檔案系統中，是以乙個inode的方式存在的，那麼載入目錄，實際上就是載入這個 inode。從儲存的角度，inode 也只是乙個普通的檔案，那麼載入 inode 的動作和載入其他檔案一樣，也會經過檔案快取策略。載入了一次之後，只要你持續地訪問它，那麼作業系統就會將這個 inode 保持在快取中。因此後續的操作，就是直接讀寫 ram 了，並不會受到硬碟 i/o 瓶頸的影響。
linux 核心的檔案 cache 管理機制介紹
磁碟i/o那些事
linux系統結構 詳解
【linux程式設計基礎】檔案與目錄--知識總結
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