Linux+page+cache+里的几个函数的源码分析

page cache 在linux vfs 中是比较重要的一层，其功能就不详细介绍了。主要介绍了几个关键性函数，容易帮助了解page cache里的整体逻辑和流程

先看一下page 的结构体

1. /* 


2.  * Each physical page in the system has a struct page associated with 


3.  * it to keep track of whatever it is we are using the page for at the 


4.  * moment. Note that we have no way to track which tasks are using 


5.  * a page. 


6.  */  


7. struct page {  


8.     unsigned long flags;        /* Atomic flags, some possibly 


9.                      * updated asynchronously */  


10.     atomic_t _count;        /* Usage count, see below. */  


11.     atomic_t _mapcount;     /* Count of ptes mapped in mms, 


12.                      * to show when page is mapped 


13.                      * & limit reverse map searches. 


14.                      */  


15.     union {  


16.         struct {  


17.         unsigned long private;      /* Mapping-private opaque data: 


18.                          * usually used for buffer_heads 


19.                          * if PagePrivate set; used for 


20.                          * swp_entry_t if PageSwapCache; 


21.                          * indicates order in the buddy 


22.                          * system if PG_buddy is set. 


23.                          */  


24.         struct address_space *mapping;  /* If low bit clear, points to 


25.                          * inode address_space, or NULL. 


26.                          * If page mapped as anonymous 


27.                          * memory, low bit is set, and 


28.                          * it points to anon_vma object: 


29.                          * see PAGE_MAPPING_ANON below. 


30.                          */  


31.         };  


32. #if NR_CPUS >= CONFIG_SPLIT_PTLOCK_CPUS   


33.         spinlock_t ptl;  


34. #endif   


35.     };  


36.     pgoff_t index;          /* Our offset within mapping. */  


37.     struct list_head lru;       /* Pageout list, eg. active_list 


38.                      * protected by zone->lru_lock ! 


39.                      */  


40.     /* 


41.      * On machines where all RAM is mapped into kernel address space, 


42.      * we can simply calculate the virtual address. On machines with 


43.      * highmem some memory is mapped into kernel virtual memory 


44.      * dynamically, so we need a place to store that address. 


45.      * Note that this field could be 16 bits on x86 … 😉 


46.      * 


47.      * Architectures with slow multiplication can define 


48.      * WANT_PAGE_VIRTUAL in asm/page.h 


49.      */  


50. #if defined(WANT_PAGE_VIRTUAL)   


51.     void *virtual;          /* Kernel virtual address (NULL if 


52.                        not kmapped, ie. highmem) */  


53. #endif /* WANT_PAGE_VIRTUAL */   


54. };  

page_cache_get() 主要是调用函数get_page

1. static inline void get_page(struct page *page)  


2. {  


3.     if (unlikely(PageCompound(page)))  


4.         page = (struct page *)page_private(page);  


5.     atomic_inc(&page->_count);  


6. }  

主要page里的计数器+1，表示page引用的reference 次数 

page_cache_release() 的核心函数 put_page_testzero

1. static inline int put_page_testzero(struct page *page)  


2. {  


3.     BUG_ON(atomic_read(&page->_count) == 0);  


4.     return atomic_dec_and_test(&page->_count);  


5. }  

显然是page的计数器-1, page的引用被释放 

page 的flags 参数， 在page 的结构体里定义了flags参数，用bit位来标识page的状态，定义在page-flags.h文件里

这是在32位机 和 64位 系统的关于flags 定义

 32 bit  ——————————-| FIELDS |       FLAGS         |
 64 bit  |           FIELDS             | ??????         FLAGS         |
            63                                  32                              0

从bit0-bit19是常用的，其他位保留给了mapping zone, node and SPARSEMEM 

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1. #define PG_locked        0  /* Page is locked. Don’t touch. */   


2. #define PG_error         1   


3. #define PG_referenced        2   


4. #define PG_uptodate      3   


5.   


6. #define PG_dirty         4   


7. #define PG_lru           5   


8. #define PG_active        6   


9. #define PG_slab          7  /* slab debug (Suparna wants this) */   


10.   


11. #define PG_checked       8  /* kill me in 2.5.<early>. */   


12. #define PG_arch_1        9   


13. #define PG_reserved     10   


14. #define PG_private      11  /* Has something at ->private */   


15.   


16. #define PG_writeback        12  /* Page is under writeback */   


17. #define PG_nosave       13  /* Used for system suspend/resume */   


18. #define PG_compound     14  /* Part of a compound page */   


19. #define PG_swapcache        15  /* Swap page: swp_entry_t in private */   


20.   


21. #define PG_mappedtodisk     16  /* Has blocks allocated on-disk */   


22. #define PG_reclaim      17  /* To be reclaimed asap */   


23. #define PG_nosave_free      18  /* Free, should not be written */   


24. #define PG_buddy        19  /* Page is free, on buddy lists */  

SetPageUptodate 原子设置bit PG_uptodate 状态为1，表示改页被更新

#define SetPageUptodate(page) set_bit(PG_uptodate, &(page)->flags)

ClearPageUptodate 原子设置bit PG_uptodate 状态为0，表示页没有被更新

#define ClearPageUptodate(page) clear_bit(PG_uptodate, &(page)->flags)

TestSetPageLocked 设置原子设置page locked状态，并返回改变前的原来状态

1. #define TestSetPageLocked(page)     \  


2.         test_and_set_bit(PG_locked, &(page)->flags)  

__lock_page 函数

1. void fastcall __lock_page(struct page *page)  


2. {  


3.     DEFINE_WAIT_BIT(wait, &page->flags, PG_locked);  


4.   


5.     __wait_on_bit_lock(page_waitqueue(page), &wait, sync_page,  


6.                             TASK_UNINTERRUPTIBLE);  


7. }  


8. EXPORT_SYMBOL(__lock_page);  

将当前进程设置成Task_uninterruptible状态，并将进程挂载到 wait对队列中，如果PG_Locked的状态为1时，触发sync_page的方法，只有在sync_page方法中才会调用schedule()调度当前进程，直到PG_locked的状态为0，注意当执行完__wait_on_bit_lock  的时候PG_locked仍然是1，因为__wait_on_bit_lock是用test_and_set_bit来进行while条件判断的,最后将进程设置成 TASK_RUNNING 状态，把该进程从wait 队列中移除。 

unlock_page 函数

1. void fastcall unlock_page(struct page *page)  


2. {  


3.     smp_mb__before_clear_bit();  


4.     if (!TestClearPageLocked(page))  


5.         BUG();  


6.     smp_mb__after_clear_bit();   


7.     wake_up_page(page, PG_locked);  


8. }  


9. EXPORT_SYMBOL(unlock_page);  

设置PG_Locked 的状态是0，遍历等待队列，执行唤醒函数

1. static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode,  


2.                  int nr_exclusive, int sync, void *key)  


3. {  


4.     struct list_head *tmp, *next;  


5.   


6.     list_for_each_safe(tmp, next, &q->task_list) {  


7.         wait_queue_t *curr = list_entry(tmp, wait_queue_t, task_list);  


8.         unsigned flags = curr->flags;  


9.   


10.         if (curr->func(curr, mode, sync, key) &&  


11.                 (flags & WQ_FLAG_EXCLUSIVE) && !–nr_exclusive)  


12.             break;  


13.     }  


14. }  

其中func的定义是    

1. .func       = autoremove_wake_function,  

在autoremove_wake_function里，调用sched.c 的default_wake_function -> try_to_wake_up

将等待队列里的线程状态置为 TASK_RUNNING 并放置到运行队列中去