由於記憶體的速度比磁碟速度快很多，如果每一次訪問檔案資料都要從磁碟讀取一次資料，就會導致非常嚴重的時延。因此linux為了提高效能，通過page cache機制，將多個使用者資料快取在記憶體當中，從而避免多次再磁碟讀取。readahead預讀機制正是將使用者資料快取到記憶體的方法之一。
readahead預讀機制是linux針對順序讀的效能優化機制。它的核心思想是當使用者訪問連續多個page的時候，一次性將多個連續的頁從磁碟讀取到記憶體中，從而避免多次與磁碟互動，降低效能。
預讀行為的在generic_file_buffered_read函式做了具體實現，如下:
static ssize_t generic_file_buffered_read(struct kiocb *iocb,
struct iov_iter *iter, ssize_t written)
if (pagereadahead(page))
}...
}
page index=1的頁以及非同步預讀出來的最後乙個頁會包含特殊標誌，這個標誌可以通過pagereadahead函式進行判斷，從而判斷是否需要呼叫page_cache_async_readahead進行非同步預讀。
同步預讀以及非同步預讀都會呼叫同乙個函式ondemand_readahead，只是輸入引數不一樣，如下所示:
struct file_ra_state *ra, struct file *filp,
pgoff_t offset, unsigned long req_size)}
struct file_ra_state *ra, struct file *filp,
struct page *page, pgoff_t offset,
unsigned long req_size)
根據**，同步預讀和非同步預讀傳入ondemand_readahead函式的第四個引數不一樣，乙個是false乙個是true。為了搞清楚差異，繼續分析ondemand_readahead函式的原始碼。
static unsigned long
struct file_ra_state *ra, struct file *filp,
bool hit_readahead_marker, pgoff_t offset,
unsigned long req_size)
/** 非同步預讀的時候會進入這個判斷，更新ra的值，然後預讀特定的範圍的頁
* 非同步預讀的呼叫表示readahead出來的頁連續命中
*/if (hit_readahead_marker)
if (req_size > max_pages)
goto initial_readahead;
prev_offset = (unsigned long long)ra->prev_pos >> page_shift;
if (offset - prev_offset <= 1ul)
goto initial_readahead;
goto readit;
// 這個函式執行具體的從磁碟讀取的流程
initial_readahead:
ra->start = offset;
/* get_init_ra_size初始化第一次預讀的頁的個數，一般情況下第一次預讀是4個頁 */
ra->size = get_init_ra_size(req_size, max_pages);
ra->async_size = ra->size > req_size ? ra->size - req_size : ra->size;
readit:
if (offset == ra->start && ra->size == ra->async_size) else
}/*
* 經過一點處理以後，會呼叫__do_page_cache_readahead函式，執行具體的從磁碟讀取的流程
* 區別在於它是基於ra->start ra->async_size等資訊進行讀取
* */
}
當第乙個頁以外傳入函式時，需要根據hit_readahead_marker判斷同步預讀還是非同步預讀，同步則根據offset和req_size進行預讀，如果是非同步則通過ra->start以及ra->async_size進行預讀。
ondemand_readahead函式的核心是__do_page_cache_readahead函式，它會根據傳入的引數，從磁碟讀取特定範圍的資料:
struct file *filp, pgoff_t offset, unsigned long nr_to_read,
unsigned long lookahead_size)
// 如果不存在，則建立乙個page cache結構
page = __page_cache_alloc(gfp_mask);
if (!page)
break;
// 設定page cache的index
page->index = page_offset;
// 加入到list當中
list_add(&page->lru, &page_pool);
// ！！！ 注意計算值，給這乙個頁加上readahead的標誌
if (page_idx == nr_to_read - lookahead_size)
setpagereadahead(page);
nr_pages++;}/*
* 如果nr_pages大於0，則表示有頁要進行讀取
* 執行read_pages從磁碟進行讀取
*/if (nr_pages)
out:
return nr_pages;
}下面通過乙個順序讀的例子說明linux預讀機制的執行:
使用者需要連續訪問某個檔案連續32個頁(page index=0~31)的資料，那麼它在預讀機制下的訪問行為是:
使用者訪問第乙個頁，page index=0，觸發同步預讀機制，一次性從磁碟讀取4個頁，即第1~4個頁(page index=0~3)
使用者訪問第二個頁，page index=1，含有特殊標誌，觸發非同步預讀機制，一次性從磁碟讀取8個頁，即第5~12個頁(page index=4~11)
使用者訪問第三個頁，page index=2，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第四個頁，page index=3，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第五個頁，page index=4，含有特殊標誌，觸發非同步預讀機制，一次性從磁碟讀取16個頁，即第13~28個頁(page index=12~27)
使用者訪問第六個頁，page index=5，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第七個頁，page index=6，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第八個頁，page index=7，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第九個頁，page index=8，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第十個頁，page index=9，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第十乙個頁，page index=10，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第十二個頁，page index=11，命中，直接返回給使用者
使用者訪問第十三個頁，page index=12，含有特殊標誌，觸發非同步預讀機制，一次性從磁碟讀取32個頁，即第12~42個頁(page index=13~43)，但是由於page index=12~27的頁上一次預讀就將頁讀入了page cache，因此會跳過，實際上只會從磁碟讀取page index=28~43頁。
…以此類推
當訪問第乙個頁時，跳到initial_readahead部分，初始化ra->start=0、ra->size=4以及ra->async_size=3，因此預讀取了page index=0~3的頁，並且給page index=1的頁加上了標誌。
訪問第二個頁(page index=1)時，由於有預讀標誌，因此進行非同步預讀。非同步預讀會增大預讀頁數，將預讀頁數由4個頁增大到8個頁，以次類推。
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