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1 简介

页高速缓存（page cache）把磁盘数据放到内存中，从而减少对磁盘的I/O操作。访问磁盘比访问内存慢几个数量级，cpu高速缓存更快。

金字塔式存储体系如下，每一种存储器设备只和它相邻的存储设备打交道:

             / \
            /   \
           / Reg \ 寄存器(Register)
          /-------\
         /L1 Cache \ 又分成: 数据缓存（Instruction Cache）和 指令缓存（Data Cache）
        /-----------\
       /  L2 Cache   \
      /---------------\
     /    L3 Cache     \ 多个核共享一个L3缓存
    /-------------------\
   /      Memory         \ 这一章我们讲这一层
  /-----------------------\
 /        SSD HDD          \ Solid State Disk（Drive）、Hard Disk Drive
/---------------------------\

从上到下容量递增、速度递减、价格递减。cpu高速缓存包括L1、L2、L3三层，使用静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory）的芯片。

维基百科上对访问局部性（Locality of reference）的定义:

• 时间局部性（temporal locality）: 程序在运行时，最近刚刚被引用过的一个内存位置容易再次被引用，比如在调取一个函数的时候，前不久才调取过的本地参数容易再度被调取使用。
• 空间局部性（Spatial Locality）: 最近引用过的内存位置以及其周边的内存位置容易再次被使用。空间局部性比较常见于循环中。

2 缓存

页高速缓存由内存中的物理页面组成，对应磁盘（后端设备）上的物理块，大小可动态调整。

读操作时（如read()系统调用），先检查数据是否在页高速缓存中，如果在缓存中则直接从内存中读取数据（称为缓存命中），如果不在缓存中则从磁盘上读取（缓存未命中）。 读完磁盘后，数据被放到内存中，后续的读操作就能命中缓存了。缓存可以存储文件部分内容或全部内容。

读操作时（如write()系统调用），缓存有三种策略:

• 不缓存: 直接写到磁盘，缓存中的数据失效，一般很少使用。
• 透写缓存: Write Through，既更新内存缓存，也更新磁盘，可以保持缓存一致性，实现最简单。
• 回写: write back，写到缓存后不立刻更新磁盘，而是将页标记为“脏”（更准确的描述是“未同步“）后加到链表中，然后由内核回写线程周期性写到磁盘中。

缓存回收策略:

• 最近最少使用: Least Recently Used，简称LRU，缓存数据越久没被访问则近期越不可能被访问。
• 双链策略: