内核缓冲技术

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缓冲技术对提高系统的效率很明显，它的主要思想是一次读入大量的数据放入缓冲区，需要的时候从缓冲区取得数据。

    在内核方面，管理员模式和用户模式的切换需要消耗时间，但相比之下，磁盘的I/O操作消耗的时间更多，为了提高效率，内核也使用缓冲技术提高对磁盘的访问速度。

   模型如下图示：
  

上图中，最底下的圆盘为“磁盘”，中间灰色长方体为“内核空间”，内核中的紫色部分为“内核缓冲区”；内核上面的身绿色长方体为“进程空间”，“进程空间”中的白色部分为“由程序建立的缓冲区”。

  磁盘是数据块的集合。内核会对磁盘上的数据块作缓冲，就像 who 程序缓冲 utmp 记录一样。内核将磁盘上的数据块复制到内核缓冲区中，当一个用户空间中的进程要从磁盘行读取数据时，内核一般不直接读取磁盘，而是将内核缓冲区中的数据复制到进程的缓冲区中。

  当进程所需要的数据快不在内核缓冲区时，内核会把相应的数据块加入到请求数据列表中，然后把该进程挂起，接着为其他进程服务。

一段时间后(很短)，内核把相应的数据块从磁盘读到内核缓冲区中，然后再把数据复制到进程的缓冲区中，最后唤醒被挂起的进程。

系统调用 read() 和write()；read()把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区中；write()把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区，它们并不等价于数据在内核缓冲和磁盘之间的交换。比如说，read()一块 512K 字节的数据，如果 内核缓冲区中已经有了需求的 500K ，那么只需要再从磁盘里拿出12K ，即可满足要求；这里，内核缓冲区和磁盘间的交换只有 12K。因此，read()的动作，不是说要读512K，那么内核缓冲区就得从磁盘里取出512K，所以说read()不等价于数据在内核缓冲和磁盘之间的交换。

从理论上讲，内核可以在任何时候写磁盘，但并不是所有的 write操作都会导致内核的写动作。内核会把要写的数据暂时存放在缓冲区中，积累到一定数量后再一次写入。有时候会导致意外情况，比如突然断电，内核还来不及吧内核缓冲区中的数据写到磁盘上，这些更新的数据就要丢失。

  应用内核缓冲技术导致的结果：

  1、提高磁盘 I/0 效率
  2、优化磁盘的写操作
  3、需要及时地将缓冲数据写入磁盘