第12章學習筆記

2022-09-18 06:09:26 字數 2936 閱讀 4340

檔案系統使用一系列i/o緩衝區作為塊裝置的快取記憶體。當程序試圖讀取(dev, blk)標識的磁碟塊時,它首先在緩衝區快取中搜尋分配給磁碟塊的緩衝區。如果該緩衝區存在並且包含有效資料,那麼它只需從緩衝區中讀取資料,而無須再次從磁碟中讀取資料塊。

大多數檔案系統使用i/o緩衝來減少進出儲存裝置的物理i/o數量一合理設計的i/o緩衝方案可顯著提高檔案i/o效率並增加系統吞吐量。

檔案系統使用一系列io緩衝區作為塊裝置的快取記憶體。當程序試圖讀取(dev,blk)標識的磁碟塊時,它首先在緩衝區快取中搜尋分配給磁碟塊的緩衝區。如果該緩衝區存在並且包含有效資料,那麼它只需從緩衝區中讀取資料,而無須再次從磁碟中讀取資料塊。如果該緩衝區不存在,它會為磁碟塊分配乙個緩衝區,將資料從磁碟讀入緩衝區,然後從緩衝區讀取資料。當某個塊被讀入時,該緩衝區將被儲存在緩衝區快取中,以供任意程序對同乙個塊的下一次讀/寫請求使用。同樣,當程序寫入磁碟塊時,它首先會獲取乙個分配給該塊的緩衝區。然後,它將資料寫入緩衝區,將緩衝區標記為臟,以延遲寫人,並將其釋放到緩衝區快取中。由於髒緩衝區包含有效的資料,因此可以使用它來滿足對同一塊的後續讀/寫請求,而不會引起實際磁碟l/o。髒緩衝區只有在被重新分配到不同的塊時才會寫入磁碟。

定義乙個bread(dev, blk)函式,它會返回乙個包含有效資料的緩衝區(指標)。

buffer *bread(dev,blk) 

// get a buffer for (dev,blk) if (bp data valid)

return bp;

bp->opcode = read; ii issue read operation

start_lo(bp): // ntart i/o on device

wait for i/o completion

write_block(devf blk, data)

bwrite(buffer *bp)( bp->opcode = write; start_io(bp); wait for i/o completion; brelse(bp); // release bp

buffer *bp = bread(dev,blk); // read in the disk block first

write data to bp;

(synchronous write)? bwrite(bp) : dwrite(bp);

從緩衝區讀取資料後,程序通過brelse(hp)格緩衝區釋放回緩衝區快取。同理,定義乙個 write_block(dev, blk, data)函式:

write_block(devf blk, data)

buffer *bp = bread(dev,blk); // read in the disk block first

write data to bp;

(synchronous write)? bwrite(bp) : dwrite(bp);

bwrite(buffer *bp)( bp->opcode = write; start_io(bp);

wait for i/o completion;

brelse(bp); // release bp

dwrite(buffer *bp)( mark bp dirty for delay_write;

brelse(bp); // release bp

unix演算法的缺點:

效率低下:該演算法依賴於重試迴圈,例如,釋放緩衝區可能會喚醒兩組程序:需要釋放的緩衝區的程序,以及只需要空閒緩衝區的程序。由於只有乙個程序可以獲取釋放的緩衝區,所以,其他所有被喚醒的程序必須重新進入休眠狀態。從休眠狀態喚醒後,每個被喚醒的程序必須從頭開始重新執行演算法,因為所需的緩衝區可能已經存在。這會導致過多的程序切換。

快取效果不可預知:在unix演算法中,每個釋放的緩衝區都可被獲取'如果緩衝區 由需要空閒緩衝區的程序獲取,那麼將會重新分配緩衝區,即使有些程序仍然需要當前的緩衝區。

可能會出現飢餓:unix演算法基於「自由經濟」原則,即每個程序都有嘗試的機會,但不能保證成功,因此,可能會出現程序飢餓。

該演算法使用只適用丁單處理器系統的休眠/喚醒操作。

typdef struct buf buffer;

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

(1)效率低下:該演算法依賴於重試迴圈,例如,釋放緩衝區可能會喚醒兩組程序:需要釋放的緩衝區的程序,以及只需要空閒緩衝區的程序。由於只有乙個程序可以獲取釋放的緩衝區,所以,其他所有被喚醒的程序必須重新進入休眠狀態。從休眠狀態喚醒後,每個被喚醒的程序必須從頭開始重新執行演算法,因為所需的緩衝區可能已經存在。這會導致過多的程序切換。

(2)快取效果不可預知:在unix演算法中,每個釋放的緩衝區都可被獲取'如果緩衝區 由需要空閒緩衝區的程序獲取,那麼將會重新分配緩衝區,即使有些程序仍然需要當前的緩衝區。

(3)可能會出現飢餓:unix演算法基於「自由經濟」原則,即每個程序都有嘗試的機會,但不能保證成功,因此,可能會出現程序飢餓。

(4)該演算法使用只適用丁單處理器系統的休眠/喚醒操作。

使用訊號量的緩衝區管理演算法

假設有乙個單處理器核心(一次執行乙個程序)。使用計數訊號量上的p/v來設計滿足以下要求的新的緩衝區管理演算法:

(1)保證資料一致性

(2)良好的快取效果

(3)高效率:沒有重試迴圈,沒有不必要的程序「喚醒」

(4)無死鎖和飢餓

buffer *getb1k(dev,blk):

while(1)(10).enter bp into(tail of) freelist;v(bp);v(free);

}

**具體展示
#include #include #include int main ()

return 0;

}

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