内核采用一种通用的地址空间方案，来建立缓存数据与其来源之间的关联。

1)  内存中的页分配到每个地址空间。这些页的内容可以由用户进程或内核本身使用各式各样的方法操作。这些数据表示了缓存中的内容；

2)  后备存储器struct backing_dev_info指定了填充地址空间中页的数据的来源。地址空间关联到处理器的虚拟地址空间，是由处理器在虚拟内存中管理的一个区域到设备device上对应位置之间的一个映射。

如果访问了虚拟内存中的某个位置，该位置没有关联到物理内存页，内核可根据地址空间结构来找到读取数据的来源。

为支持数据传输，每个地址空间都提供了一组操作，以容许地址空间所涉及双方面的交互。

地址空间是内核中最关键的数据结构之一，对该数据结构的管理，已经演变为内核面对的最关键的问题之一。 页缓存的任务在于，获得一些物理内存页，以加速在块设备上按页为单位执行的操作。

内核使用了基数树来管理与一个地址空间相关的所有页，以便尽可能降低开销。对于基数树的理解在这里就不分析了，后面有空的时候再做分析。

地址空间操作

[cpp]

structaddress_space_operations {

/*将地址空间的一页或多页写回到底层设备

这是通过向块层发出一个相应的请求来完成的*/

int(*writepage)(structpage *page,structwriteback_control *wbc);

/*从后备存储器将一页或多个连续的页读入页帧*/

int(*readpage)(structfile *,structpage *);

/*对尚未回写到后备存储器的数据进行同步*/

void(*sync_page)(structpage *);

/* Write back some dirty pages from this mapping. */

int(*writepages)(structaddress_space *,structwriteback_control *);

/* Set a page dirty.  Return true if this dirtied it */

int(*set_page_dirty)(structpage *page);

int(*readpages)(structfile *filp,structaddress_space *mapping,

structlist_head *pages, unsigned nr_pages);

/*执行由write系统调用触发的写操作*/

int(*write_begin)(structfile *,structaddress_space *mapping,

loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,

structpage **pagep,void**fsdata);

int(*write_end)(structfile *,structaddress_space *mapping,

loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,

structpage *page,void*fsdata);

/* Unfortunately this kludge is needed for FIBMAP. Don't use it */

sector_t (*bmap)(structaddress_space *, sector_t);

void(*invalidatepage) (structpage *, unsignedlong);

int(*releasepage) (structpage *, gfp_t);

ssize_t (*direct_IO)(int,structkiocb *,conststructiovec *iov,

loff_t offset, unsignedlongnr_segs);

int(*get_xip_mem)(structaddress_space *, pgoff_t,int,

void**, unsignedlong*);

/* migrate the contents of a page to the specified target */

int(*migratepage) (structaddress_space *,

structpage *,structpage *);

int(*launder_page) (structpage *);

int(*is_partially_uptodate) (structpage *, read_descriptor_t *,

unsignedlong);

int(*error_remove_page)(structaddress_space *,structpage *);

};

页面缓存的实现基于基数树，缓存属于内核中性能要求最苛刻的部分之一，而且广泛用于内核的所有子系统，实现也比较简单。举两个例子，其他的暂时不做分析了。

分配页面用于加入地址空间

[cpp]

/*从伙伴系统中分配页面，页面的标志根据地址空间中的标志进行设置*/

staticinlinestructpage *page_cache_alloc(structaddress_space *x)

{

return__page_cache_alloc(mapping_gfp_mask(x));

}

分配完了添加到基数树中

[cpp]

/*

* Like add_to_page_cache_locked, but used to add newly allocated pages:

* the page is new, so we can just run __set_page_locked() against it.

*/

staticinlineintadd_to_page_cache(structpage *page,

structaddress_space *mapping, pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)

{

interror;

__set_page_locked(page);

/*实际的添加工作*/

error = add_to_page_cache_locked(page, mapping, offset, gfp_mask);

if(unlikely(error))

__clear_page_locked(page);

returnerror;

}

[cpp]

/**

* add_to_page_cache_locked - add a locked page to the pagecache

* @page:   page to add

* @mapping:    the page's address_space

* @offset: page index

* @gfp_mask:   page allocation mode

*

* This function is used to add a page to the pagecache. It must be locked.

* This function does not add the page to the LRU.  The caller must do that.

*/

intadd_to_page_cache_locked(structpage *page,structaddress_space *mapping,

pgoff_t offset, gfp_t gfp_mask)

{

interror;

VM_BUG_ON(!PageLocked(page));

error = mem_cgroup_cache_charge(page, current->mm,

gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);

if(error)

gotoout;

/*树的相关结构申请*/

error = radix_tree_preload(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM);

if(error == 0) {

page_cache_get(page);/*使用计数加一*/

page->mapping = mapping;

page->index = offset;

spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);

/*实际的插入操作*/

error = radix_tree_insert(&mapping->page_tree, offset, page);

if(likely(!error)) {

mapping->nrpages++;

__inc_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);

if(PageSwapBacked(page))

__inc_zone_page_state(page, NR_SHMEM);

spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);

}else{

page->mapping = NULL;

spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);

mem_cgroup_uncharge_cache_page(page);

page_cache_release(page);

}

radix_tree_preload_end();

}else

mem_cgroup_uncharge_cache_page(page);

out:

returnerror;

}