Der Unix Buffer-Cache

• Gelesene/zu schreibende Plattenblöcke (Inodes, Inhalt, …) im Kernadressraum „zwischenpuffern“

Buffer-Cache

• Pufferung während Ein-/Ausgabe
  ⇒ vom Prozessadressraum entkoppelt

• Cache-Funktionalität
  ⇒ Cache-Funktionalität ⇒ Mehrfachzugriff möglich ohne weitere Plattenzugriffe

• Kerninterne Realisierung von read()/write(): Zugriff über Schnittstelle zu Buffer- Cache:

Zugriffsoperationen auf Buffer-Cache

Puffer-Belegung

• bread (dev, blkno) Block lesen ⇒ bei read(), z.T. write()
• getblk (dev, blkno) Puffer reservieren (später unter (dev,blkno) ablegen) ⇒ bei write()
  ⇒ liefert Buffer Pointer (bp)

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Puffer-Freigabe

brelse (bp) Puffer freigeben ⇒ bei read()
bwrite (bp) Block schreiben ⇒ sofort auf Platte retten, bei write()
bdwrite (bp) Block schreiben ⇒ erst bei neuer Belegung auf Platte retten (ggf. vorher durch sync())

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Für alle Plattenblöcke des Dateisystems genutzt:

• Datenblöcke (bei read(), write(),…)
• Inodeblöcke (bei open(), close(),…)
• Indirektblöcke (ggf. bei read(), write(), um Nummer des Datenblocks zu ermitteln)

Realisierung read()/write()

• Belegung der erforderlichen Puffer für Schreib-/Lesebereich
• Umkopieren: User-Adressraum ⟷Buffer-Cache
• Freigabe der Puffer

Weitere Schreib-/Leseoperationen auf diesem Bereich?

Neu-Belegung von Puffern (klassische Form)

• Verdrängungsalgorithmus
  ⇒ z.B. FIFO / Least-Recently-Used (LRU)
  (heute eher über normales Paging realisiert)

Virtueller Adressraum vs. Dateien

Alternativ: Dateien in virtuellen Adressraum des Prozesses einblenden:

mmap (addr, len, prot, flags, fd, off)

• len Bytes ab Position off (Pagegrenze!) von Datei fd ab Adresse addr (Pagegrenze!) in Prozessadressraum einblenden

• prot ⇒ erlaubte Operationen: lesen/schreiben/…

• flags ⇒ Kopie/Original
  ⇒ „Direkter“ Zugriff über Paging (evtl. Plattenzugriff erforderlich)

• Gibt auch read()-Varianten mit automatischem „mmap“

• Heute z.T. blockweises Lesen über Bibliothek