什么是page cache

page cache即页高速缓存，这是提高虚拟文件系统和磁盘文件系统速度的关键，在绝大多数请下，内核在读写磁盘时都引用了页高速缓存。

读数据

如果页不在缓存中，就会创建一个新页添加到缓存中，然后用磁盘读出的数据填充它，如果内存有足够的空闲空间，就让该页在缓存中长期保留，使其他进程再使用该页时不再访问磁盘。

写数据

同样，写数据时，内核首先检查对应的页是否已经在高速缓存中了，如果不在，就要先在其中增加一个，并用要写入磁盘中的数据填充它，也就是先入高速缓存中，被写入高速缓存中的数据一般并不会直接刷新到磁盘中，而是会根据某些参数配置决定何时把缓存中的数据写入到磁盘中。

脏页

page cache一旦产生增、改操作就会被标记为脏，当page cache达到使用阈值时，就会触发淘汰策略，而脏页再被淘汰之前，脏页中的数据是必要要写入磁盘的，数据一旦页入磁盘之后，脏的标记就会被移除。

page cache刷写磁盘策略

1、页高速缓存变得太满，但还需要更多的页，或者脏页的数量已经太多。
2、自从页变成脏页以来已过去太长的时间。
3、用户进程通过调用sync()、fsync()或者fdatasync()系统调动来触发。

前两项都可以通过系统参数配置来调整。

使用sysctl -a | frep dirty命令可以查看默认配置

在这里插入图片描述

vm.dirty_background_ratio = 10
vm.dirty_ratio = 20

这两个参数表示的就是，当脏页的容量达到系统内存10%时，就会触发后台刷写磁盘进程，将缓存的脏页异步的写入磁盘中，并且如果脏页的容量达到系统内存20%时，系统就会阻塞其他IO请求，直到脏页中的数据被写入磁盘中，这也是造成IO卡顿的重要原因。

vm.dirty_background_bytes = 0
vm.dirty_bytes = 0

这两个参数表示的含义与上面两个一样，只不过一个是百分比，一个是字节大小。

注意：上面两组配置会冲突，只会生效一组，如果配置了按字节，同时又配置了按比例，则只会生效按字节的配置。

vm.dirty_writeback_centisecs = 500
vm.dirty_expire_centisecs = 3000

这两个参数表示，每隔5秒钟异步写脏页数据的进程就会执行一次，判断是否有脏页的数据存活的时间已经超过了30秒，如果超过，则直接把这些数据写入到磁盘中。

page cache丢数据

正是因为有如上的一些刷盘策略，所以也就造成了使用page cache必然会有丢数据的现象产生，即使你每次写完数据都刷盘，那也不能保证数据在page cache写时磁盘过程中的绝对可靠。

演示数据丢失

通过 vi /etc/sysctl.conf，修改参数配置，设置缓存大小为1M，阻塞时为2M，可以缓存300秒。

在这里插入图片描述

简单的向磁盘文件写数据的代码，每隔1毫秒，写入10个字节

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;

public class PageCacheTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try {
    
    
            FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("/usr/test_io/cache.txt"));
            while(true){
    
    
                Thread.sleep(1);
                fileOutputStream.write("1234567890".getBytes());
            }
        } catch (Exception e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
}