linux系統核心為檔案提供了乙個快取，目的是將一些磁碟上的資料快取到ram中，這樣可以加快檔案資料的訪問——給定inode索引節點和檔案頁面偏移量時，可以快速地找到ram中相應的檔案頁內容。這個能在稱為頁快取（page cache）。使用頁快取的i/o操作稱為buffer i/o，預設情況下核心都使用的是buffer i/o，但是有的應用（如資料庫）不希望使用核心快取，而是由應用提供快取，這種由應用提供快取的i/o稱為direct i/o。設定了o_direct標誌後，將跳過頁快取，直接寫入使用者緩部區。
linux的頁調整快取能儲存的頁面範圍很廣，它快取任何基於頁的資料，包括普通檔案、塊裝置檔案和記憶體對映檔案。在本文內為了簡單起見只討論普通磁碟檔案的頁快取。
乙個頁快取對應了乙個檔案，準確地說是乙個inode索引節點，這個頁快取包含了數個物理頁，每個物理頁都快取了這個檔案的一部分資料，這個頁快取就用乙個address_space結構體來表示。不過address_space不僅管理著這個檔案的頁快取，也管理著這些快取頁（物理頁）到程序空間的對映關係。address_space結構體的定義如下：
struct address_space __attribute__((aligned(sizeof(long))));
address_space結構體和檔案的對應關係：乙個address_space結構體和乙個檔案相對應，但是兩個不同的address_space上可能對應相同的磁碟資料，比如乙個檔案通過檔案系統開啟和使用塊裝置直接開啟時。從address_space可以知道乙個檔案「已被快取的頁幀」和「哪些程序的哪些vma」包含了這些頁幀。乙個正在被訪問的檔案將擁有乙個address_space物件，即使這個檔案暫時沒有程序使用，頁快取也不會被**，直到物理頁幀不足的時候才被換出。
既然頁快取是為了減少對物理磁碟的訪問，那麼就必須提供必要的方法來判斷一次檔案i/o是否能通過頁快取而得到快速處理，也就是說判斷一次檔案i/o需要操作的資料是否在頁快取中。linux中的每個檔案都通過其對應的address_space結構體中的基樹page_tree來有效地組織頁快取中的物理頁，當指定檔案及相應的偏移量的時候就能快速地判斷該頁是否已經存在於頁快取中。當乙個檔案載入記憶體的時候，其對應的頁快取是空的，隨著檔案的讀寫，磁碟中的資料被載入記憶體，並新增乙個對應的快取頁到page_tree對應的位置上。
linux 檔案系統 Linux 檔案系統結構介紹
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