概述
为了加快系统读取磁盘（及外设）的速度，在内存中开辟一块区域缓存磁盘上的数据，这块区域为disk cache（即磁盘高速缓存）
本章主要探讨disk cache的数据结构、读写磁盘块内容的算法等等。
缓冲区的相关数据结构
**缓冲区包括两大部分：**缓冲头部和数据区。缓冲头部用于索引、查找、记录缓冲区状态等，数据区是存放缓存的磁盘的数据。
缓冲头部的数据结构如下：
- 设备号、块号、状态（设备号指的是逻辑设备号）
- 指向数据区的指针
- 指向散列队列上/下一个缓冲区头部的指针
- 指向空闲表上/下一个缓冲区头部的指针
数据区用来存放数据，没有什么数据结构可言。
缓冲头部中，引入了两个数据结构：空闲表和散列队列（两者都是双向链表）：这两个数据结构都是利用缓冲头部中存放的指针实现的。其中，空闲表用来记录空闲缓冲区及延迟写缓冲区（。。。。。）。散列队列有多个，是用来记录哪些磁盘块已经在缓冲区了。
缓冲区分配算法getblk
当进程需要读取磁盘块中的数据时，首先检查在缓冲区中是否已经存在。若存在则进行相应操作；若不存在则需将磁盘块中的数据加载到缓冲区中，再进行相应操作。
os检查磁盘块数据是否已经在缓冲区中时，分为以下五种结果：
- 1.os发现该磁盘块数据已经在散列队列中，且它的缓冲区状态是空闲的。
- 2.os发现该磁盘块数据已经在散列队列中，但它的缓冲区状态为忙。
- 3.os发现散列队列中找不到该块，因此从空闲表中分配一个缓冲区。
- 4.os发现散列队列中找不到该块，并且，从空闲表中分配了一个缓冲区的时候，发现其有“延迟写”的标记。
- 5.os发现散列队列中找不到该块，并且空闲缓冲区已经为空。
对于以上五种情况，分别采取不同的措施：
- 1.将该缓冲区状态标位忙，且从空闲表中取下（可以使得其他进程无法获取）
- 2.这种情况表明有其他进程也在使用该磁盘块，应该阻塞（睡眠）当前进程，等待被brelse算法（释放缓冲区时进行的动作）唤醒。
- 3.os把空闲表中的第一个缓冲区摘下，并标记为忙，指定新的设备号、磁盘块号。
- 4.os把摘下的带有“延迟写”标志的缓冲区异步写到磁盘，然后标为空闲，放入空闲链表头部。再进行3操作
- 5.进行睡眠等待brelse算法唤醒。
缓冲区释放算法brelse
当内核结束使用缓冲区时，按照brelse算法释放缓冲区
brelse算法：
- 唤醒正在等待“无论哪个缓冲区变为空闲”这一事件发生的所有进程（即上述第四种情况）
- 唤醒正在等待“这个缓冲区变为空闲”这一事件发生的所有进程（即上述第二种情况）
- 关中断（为了执行以下操作）
- 如果缓冲区内容有效且缓冲区非“旧”，放入空闲表尾部；否则放入头部
- 开中断
- 给缓冲区解锁 ？？？（什么时候上锁了）
区分几种写入方式
- 同步写：等待IO事件结束在释放缓冲区。
- 异步写：进程不等待IO事件完成，继续往下执行。内核IO完成后释放缓冲区。
- 延迟写：把该缓冲区标为“延迟写”，并释放该缓冲区，在此搜索到时在写入磁盘中。