操作系统是如何解决硬盘速度较慢的问题的？这个技术了解下

最近操作系统不可谓不火，无论是华为的鸿蒙，还是腾讯的嵌入式操作系统，都激起不少水花。今天，我们来分享一个操作系统的底层技术，页缓存。

背景

我们都知道，在冯诺依曼计算机架构体系中，存储器有着举足轻重的作用，相对于计算单元，存储器的读写速度明显慢很多。无论是机械硬盘，固态硬盘还是最新的Flash闪存，其读写速度都比内存慢很多。一旦一个应用需要读写磁盘，那么瓶颈经常就会在磁盘读写。

页缓存

为了解决这个问题，操作系统一般会使用页缓存来解决，我们也称之为磁盘缓存。当进程访问磁盘的时候，操作系统首先会进行检查磁盘缓存，如果发现缓存上面有数据，那么直接返回缓存上的内容，大大减少了磁盘被访问的次数，提高了操作系统的性能。

那么，磁盘的内容是如何被缓存起来的呢？当进程访问磁盘的时候，如果页缓存上没有对应的信息，那么会在磁盘中把当页读取出来，并往后预读若干页放入缓存，如果后面这个缓存被命中，就会预读更多缓存页，这也是我们对一个文件连续访问，会感觉到比较快的原因。

写数据的时候，如果数据已经在缓存页，那么会优先把数据更新在缓存页。这里心细的同学可能会问，那岂不是磁盘中的是脏数据？的确如此，操作系统会会有一定策略把页缓存的数据再统一写进磁盘，在Linux操作系统中，默认是脏页达到一定比例就会写入。有些操作系统，则会可以选择脏页达到一定数量，或者间隔一定时间。所以，当我们机器发生掉电的时候，是有一定的风险会丢失数据的。即便如此，我们也不会关闭页缓存来使数据每次都能落盘成功。所以，假如我们的服务要做到高可用，强一致，使用分布式将数据写到多个机器上进行备份才是硬道理。

总结

操作系统是计算机软件中最核心的软件之一，这里面有非常多地干货值得我们学习，既有算法数据结构的，也有一些关乎底层物理硬件的设计思想，如果有兴趣，欢迎关注我，我们一起学习共同进步。大家的支持是我继续唠嗑的动力。同名公众号（沙茶敏碎碎念）