address_space 数据结构
Page cahce 的核心数据结构是 addrees_space。一般来说，每个 inode （Kernel 用来存放文件元信息的内存中的数据结构，可以视为一个文件的描述信息）中包含一个 addrees_space 。
addrees_space 记录了对应文件的 Page Cache 的元信息。这些元信息以 radix tree（基数树）的数据结构存储，以方便以文件的 index(offset) 快速查找到Page Cache 的元信息。
addrees_space 也保存了指向 page cache 读写落盘实现的函数指针，如 writepage readpage 。
Radix Tree 基数树
上面说到，一个文件的 page cache 元信息，是以基数树数据结构保存的。这里不打算细说基数树，有兴趣就自行搜索吧。对于非内核开发者来说，知道其性能参数足矣。
树的高度和文件的大小有关：
Page Cache 的查找与维护
找：如何用一个文件的 Offset 找到 Page
页面的查找是通过 find_get_page(address_space* as, long offset) 函数实现的。在开始查找前，会先获取 address_space 的 spin lock，然后调用 radix_tree_lookup() 函数在上面的 Radix Tree 中查找。
需要注意的是，find_get_page() 在找到 Page 后，会增加 Page 的 Usage Count。
另外还有 find_get_pages() 方法用于一次查找一个连续 offset range 的多个 page。
如果进程想独占 Page ，可以调用 lock_page() 函数，这个函数会打开 Page 的 PG_locked 标记。如果一个进程 A 尝试 lock 一个已经被其它进程 Lock 了的 Page，进程 A会进入 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态，将进程的 descriptor 加到待会队列中，并最终会调用 schedule() 函数以挂起本进程，直到 PG_locked 标记被其它进程打开时进程 A 才会被唤醒。
按 TAG 分类快速查找 Page
内核时常要按一些 Page 的性能索引 Page。如，做 dirty page write back 时，需要快速找到相关的 dirty pages。遍历的性能很差。
在 Page Cache 中保存 Blocks – Buffer Pages
一个 Buffer Page 就是一个 Page 的数据，被 bufer heads关联。 bufer heads主要作用是快速找到 Page 中的 Block 的磁盘地址。
bufer heads 的结构：
buffer heads有专用的 slab allocator cache 。
Buffer Pages
当内核需要直接访问 Block 时，它使用 buffer page， 且检查相关的 buffer head。
有两种情况下，内核需要创建 Buffer Pages
- 读写在磁盘上不连续的文件
- 直接访问block。如 superblock 或 inode block
Dirty Pages 回写
之前我们了解了，当进程写 Page 时，Page 会标记为 PG_dirty 。
Linux 采用延迟写的策略：
- 系统请求分配新的 Page ，而 Page Cache 太大，或 Dirty Page 数量太多
- Page 在 Dirty 状态的时间超时
- 进程发出 flush 相关指令
pdflush 内核线程
一条或以上的 pdflush 内核线程负责回写磁盘。因为线程在写时会 block，所以需要不只一条线程。线程的数量是自动动态调整的。线程可以由其它程序唤醒。
查找要回写的 Dirty Pages
wakeup_bdflush( ) 函数在内存紧张或应用请求 flush 时调用。
- 应用调用 sync() systemc call
- grow_buffers( )
- page frame 回收算法调用 free_more_memory() 或 try_to_free_pages()
- mempool_alloc() 分配新 memory pool 失败
另外，在进程写 page 时，如果发现 dirty pages 的占比超过 dirty background threshold，也会唤醒 pdflush 内核线程。 dirty background threshold 默认配置为 10%，可以通过 /proc/sys/vm/dirty_background_ratio 文件修改。
proc/sys/vm/dirty_ratio
获取和回写超时的 Dirty Page
由 pdflush 内核线完成。线程设置了一个 wb_timer，timer 的默认间隔是500个百分一秒（centisecs)，可以修改配置文件 ：/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs。
参考
[Understanding The Linux Kernel 3rd Edition]
