Implementacja obsługi schowka w przestrzeni jądra

Do jądra systemu dołożyłem moduł¹¹ obsługujący schowek dyskowy. Komunikuje się on tylko z modułem NFS i procesem oczyszczającym schowek. Umiejscowiene modułu schowka w przestrzeniu jądra obrazuje rysunek 8.

Rysunek: Umiejscowienie modułu schowka w przestrzeni jądra

Obsługa plików NFS w standardowym systemie Linux wymaga wywołania funkcji z kolejnych trzech poziomów systemu operacyjnego. Funkcja read jest najpierw obsługiwana w wirtualnej przestrzeni plików (VFS). Stąd wywoływane są funkcje poziomu NFS, który z kolei korzysta z poziomu obsługującego protokół RPC. Ostatecznie, przy wykorzystaniu RPC, następuje komunikacja z serwerem, w wyniku której, system operacyjny otrzymuje żądane bloki danych.

Aby obsłużyć żądanie wykorzystując schowek, musi zostać przerwana komunikacja między warstwami NFS i RPC. Przerwana zostaje systemowa funkcja nfs_readpage po to by spróbować obsłużyć ją wykorzystując schowek. W momencie przerywania funkcji nfs_readpage jesteśmy w jednym z trzech stanów:

• plik, którego strony żąda nfs_readpage jest aktualny i można go odczytać ze schowka;
• plik, którego strony żąda nfs_readpage jest nieaktulany. W takim przypadku kopia pliku w schowku jest oznaczona jako nieauktalna i schowek nie zrealizuje żądania¹² ;
• plik nie znajduje się w schowku.

Zastosowanie schowka nie spowoduje więc odwołania do nieaktualnych danych.

W przypadku nieznalezienia danych w lokalnym schowku, do serwera zostaje wysłane żądanie przesłania danych do klienta. Aby otrzymane dane umieścić w schowku, znów zostaje przerwana komunikacja między warstwą RPC a NFS. Dane od serwera mogą być otrzymane synrchronicznie lub asynchronicznie. W pierwszym przypadku trzeba przerwać wykonywanie funkcji nfs_readpage_sync, w drugim funkcję nfs_readpage_result, po to by umieścić w schowku świeżo odczytaną stronę danych. Plik cacheInfo określa miękki i twardy limit schowka. Jeżeli próba umieszczenie nowej strony w schowku spowoduje:

• przekroczenie miękkiego limitu, to jądro budzi proces cacheCleaner i umieszcza stronę w schowku,
• przekroczenie twardego limitu, to jądro budzi process cacheCleaner, ale nie umieszcza nowej strony w schowku.

Po dołożeniu nowej strony do schowka, jądro zwiększa pozycję w pliku cacheInfo określającą ilość danych w schowku.

Rysunek 10 przedstawia sekwencje operacji wykonanych po wywołaniu funkcji read.

Rysunek: Sekwencja operacji wykonana po wywołaniu funkcji read

Niewielkiej modyfikacji ulegają struktury jądra. Do i-węzła opisującego zdalny pliku systemu NFS, dodano wskaźnik wskazujący na strukture file pliku znajdującego się w schowku. Dzięki temu mając i-węzeł zdalnego pliku szybko dostajemy się do odpowiadającego mu pliku w schowku. Do struktury super_block systemu NFS dodano trzy pozycje: nazwę katalogu określającego położenie schowka, wskaźnik do struktury file pliku cacheInfo i wskaźnik do structury file pliku nfsCacheFull. Powyższe modyfikacje są zgodne ze standardem systmu Linux, gdyż zmieniają te części struktór, z których korzystają tylko i wyłącznie funkcje systemu NFS.

2000-08-18