文件系统缓存控制小工具vmtouch

文件系统缓存的一个作用是加快文件读取速度，vmtouch可用于管理文件系统缓存，是个有意思的小工具。vmtouch有以下功能：

1. 查询文件/目录有多少被载入缓存
2. 将文件/目录载入缓存
3. 将文件/目录从缓存中清除
4. 锁定缓存

以下为vmtouch使用示例：

最开始 a.txt 文件被载入到缓存中，占用84个page，共336K；使用vmtouch -e 将文件从缓存中清除；使用tail命令读取 a.txt 部分内容，再使用vmtouch进行查看，a.txt 部分内容被载入缓存，占用10个page，40K。

下面是vmtouch的具体实现：

递归查找文件：因为我们向vmtouch传入的可以是目录，最终是要操作该目录下的所有文件，而目录下可能包含目录，因而需要用到递归。vmtouch中vmtouch_crawl函数是个递归函数，若其参数path指示一个目录，则不断递归，是否是目录通过stat结构的st_mode字段判断，vmtouch_crawl函数中用到stat、opendir、readdir系统调用。

打开/映射文件：目录下每个文件最终会跳出递归调用，vmtouch_file函数被vmtouch_crawl调用，用于文件处理。vmtouch_file先判断文件类型，对链接以及过大的文件（500*1024*1024）不进行处理，调用open、mmap完成文件打开和虚拟内存映射。

查询：vmtouch_file调用mincore查询某个文件的缓存占用情况，传入系统调用mincore的第一个参数是mmap的返回值，第二个参数是文件长度值，第三个参数是指向一块pages_in_file大小的内存指针。根据mincore的查询结果，如果一个页面在内存中，则增加pages_in_core等统计值。

载入内存：要将一个文件载入缓存，对其进行读取即可，vmtouch_file中通过对mem的访问操作达到载入文件缓存的目的：

清除缓存：在linux下，清除一个文件相应的缓存可调用posix_fadvise完成，posix_fadvise函数原型如为：int posix_fadvise(int fd, off_t offset, off_t len, int advice); 传入相应文件描述符、文件大小和 POSIX_FADV_DONTNEED 标志即可完成缓存清除。

内存锁：有时候我们系统一些数据长驻内存，不被交换出去，这时我们可通过mlock调用实现，mlock第一个参数为mem，第二个参数为文件长度。

vmtouch可用于“预热”文件系统缓存，有意识地换出冷数据、控制热数据常驻内存，从而减少page fault，增加缓存命中率。

Have fun!