操作系统教程第5章.ppt

* 4个队列所属缓冲区之间关系总结 — 任何一个缓冲区在稳定的状态下，同时属于两个队列。 — 在自由buf队列中缓冲区可能同时属于NODEV队列（未分配给指定设备），也可能属于设备buf队列（已经分配给某设备用过，因I/O结束而释放）。 — 在设备buf队列中的缓冲区，可能挂在自由buf队列（已用过被释放），也可能挂在设备I/O请求队列（正在使用）。 — 在 NODEV 队列中的缓冲区若已被释放肯定在自由 buf 队列中，而在设备 I/O 请求队列中的缓冲区则肯定属于设备buf队列 * 2.缓冲区管理算法 （1）当分配一个缓冲区用于某个设备的读写操作时，要求被分配的缓冲区是最久未使用的。 具体实现情况是：当要求分配一个缓冲区时，系统从自由buf队列的队首取出一个空闲的buf，并把buf的标志位b_flags置为“忙”，因为buf同时存在于某个设备buf队列中，这时要从原设备的buf队列中取出这个buf，将其插入申请该缓冲区的设备buf队列中。 所以，当一个缓冲区刚被分配用于读、写某块设备上某字符块时，它的b_flags标志位被置为“忙”，它一定位于相应的设备buf队列中，而不在自由buf队列中。 * （2）当一个读／写操作完成后，就要求立即释放所占用的缓冲区，把这个缓冲区buf的b_flags标志位置为“空闲”，并加入自由buf队列的队尾，表示它可以被考虑移作它用。 这个buf仍留在原设备 buf 队列中，也就是说一个缓冲区的 buf 处于空闲状态时，总是同时存在于两个队列中，一是自由buf队列，二是相应的设备buf队列。 * 所谓读操作结束，就是将所需的字符块从指定的设备上读入缓冲区，并传送到用户指定的内存区。 若该字符块已被读到某个缓冲区中，则不需对物理设备进行读操作，只是将这个缓冲区的信息传到指定的内存区。 写操作结束是指把某个内存区的信息传到缓冲区，然后把缓冲区的信息写到指定的物理设备上去。 但当一次写操作未写满缓冲区时，就采用“延迟写”，即不急于写到设备上去，而是把这个缓冲区的标志位置上延迟写的标志，表示具体写操作延迟到以后的某个时机进行，并把这个buf挂到自由buf队尾，同时留在这个设备的buf队列中。 * （3） 好处： 其一，在自由buf队列中的缓冲区中，只要未重新分配使用，其内容不会改变。因此若再次需使用这个缓冲区的信息，只是简单地从自由buf队列中抽出相应的buf，仍按原状使用缓冲区的信息，从而减少了对设备的I/O操作，提高了文件系统工作的效率。 其二，若将一个缓冲区移作他用，则只需从自由buf队列和原设备buf队列中同时抽出，插入新的设备buf队列。这就实现了进程对有限缓冲区的共享。 * （4）为了使释放的缓冲区尽可能长地保留原来的使用信息，每次释放缓冲区时总是将其 buf插入到自由buf队列的队尾。分配缓冲区时，总是从自由buf队列队首抽出一个空闲的buf（FIFO）。 （5）并且当一个 buf 在自由队列内移动时，只要有按原状使用的需要时，就立即从自由 buf 队列中抽出，使用完毕后释放该缓冲区，又将其 buf 插入到自由 buf 队列队尾。这就保证了在所有自由缓冲区中被重新分配的是最久未使用的，且精确地实现了LRU算法。 * （6）已经设置“延迟写”标志的缓存，虽然已经在自由buf队列中，实际上其内容尚未写到相应设备上。当它已经移到自由buf 队列队首准备移作他用时，不应将其按一般自由buf 处理，即不能立即对它进行重新分配，而是要提出 I/O 请求，以便将其内容写到相应设备的指定字符块上。 为此将它从自由buf队列中抽，而只留在原设备buf队列中。写操作结束后，这种缓存又被释放进入自由buf队列的末尾（也有插到队列首），同时仍保留在原设备buf队列中。 * 3.缓冲区的分配和释放 当进程想从特定盘块上读取数据或打算把数据写到特定盘块上时，核心要查看该块是否已在缓冲池中。如果未在，则为该块分配一个空闲的缓冲区。 输入：文件系统号（即逻辑设备号）dev，盘块号blkno 输出：bp——可供该盘块使用的buf(被封锁) getblk(dev,blkno) { while(未找到相应 buf){ if(盘块在设备 buf 队列中){ if(buf 忙){ * sleep(buf 成为空闲); continue; /* 回到 while 循环 */ } 标记buf忙； 从自由buf队列中移走该buf; return(buf); } else { /* 盘块不在设备 buf 队列中 */ if(自由队列中已无 buf){ sleep(任一 buf 成为空闲); continue; /* 回到 while 循环 */ } 从自由队列中移走该buf； if(buf