Linux2.4目录项缓存dcache机制的实现

Linux用数据结构dentry来描述fs中与某个文件索引节点相链接的一个目录项(可以是文件,也可以是目录)。

　　每个dentry对象都属于下列几种状态之一：

　　（1）未使用（unused）状态：该dentry对象的引用计数d_count的值为0，但其d_inode指针仍然指向相关的的索引节点。该目录项仍然包含有效的信息，只是当前没有人引用他。这种dentry对象在回收内存时可能会被释放。

　　（2）正在使用（inuse）状态：处于该状态下的dentry对象的引用计数d_count大于0，且其d_inode指向相关的inode对象。这种dentry对象不能被释放。

　　（3）负（negative）状态：与目录项相关的inode对象不复存在（相应的磁盘索引节点可能已经被删除），dentry对象的d_inode指针为NULL。但这种dentry对象仍然保存在dcache中，以便后续对同一文件名的查找能够快速完成。这种dentry对象在回收内存时将首先被释放。

　　Linux为了提高目录项对象的处理效率，设计与实现了目录项高速缓存（dentry cache，简称dcache），它主要由两个数据结构组成：

　　1. 哈希链表dentry_hashtable：dcache中的所有dentry对象都通过d_hash指针域链到相应的dentry哈希链表中。

　　2. 未使用的dentry对象链表dentry_unused：dcache中所有处于“unused”状态和“negative”状态的dentry对象都通过其d_lru指针域链入dentry_unused链表中。该链表也称为LRU链表。

　　目录项高速缓存dcache是索引节点缓存icache的主控器（master），也即dcache中的dentry对象控制着icache中的inode对象的生命期转换。无论何时，只要一个目录项对象存在于dcache中（非negative状态），则相应的inode就将总是存在，因为inode的引用计数i_count总是大于0。当dcache中的一个dentry被释放时，针对相应inode对象的iput()方法就会被调用。

　　1 目录项对象的SLAB分配器缓存dentry_cache

　　dcache是建立在dentry对象的slab分配器缓存dentry_cache（按照Linux的命名规则，似乎应该是dentry_cachep，^_^）之上的。因此，目录项对象的创建和销毁都应该通过kmem_cache_alloc()函数和kmem_cache_free（）函数来进行。

　　dentry_cache是一个kmem_cache_t类型的指针。它定义在dcache.c文件中：

　　static kmem_cache_t *dentry_cache;

　　这个slab分配器缓存是在dcache机制的初始化例程dcache_init()中通过调用函数kmem_cache_create()来创建的。

　　1．1 分配接口

　　dcache在kmem_cache_alloc（）的基础上定义两个高层分配接口：d_alloc()函数和d_alloc_root()函数，用来从dentry_cache slab分配器缓存中为一般的目录项和根目录分配一个dentry对象。

　　其中，d_alloc（）的实现如下：

　　#define NAME_ALLOC_LEN(len) ((len 16) & ~15)

　　struct dentry * d_alloc(struct dentry * parent, const struct qstr *name)

　　{

　　char * str;

　　struct dentry *dentry;

　　dentry = kmem_cache_alloc(dentry_cache, GFP_KERNEL);

　　if (!dentry)

　　return NULL;

　　if (name->len > DNAME_INLINE_LEN-1) {

　　str = kmalloc(NAME_ALLOC_LEN(name->len), GFP_KERNEL);

　　if (!str) {

　　kmem_cache_free(dentry_cache, dentry);

　　return NULL;

　　}

　　} else

　　str = dentry->d_iname;

　　memcpy(str, name->name, name->len);