18｜缓冲区初始化buffer_init：面试高频考点

闪客

你好，我是闪客。
在上一讲中我们说到了进程调度的初始化，让操作系统随时准备迎接时钟中断的到来，进而触发进程调度。
那接下来我们就回到 main 函数，继续看下一个初始化的方法，缓冲区初始化 buffer_init，加油，没剩多少了！
// init/main.c
void main(void) {
    ...
    buffer_init(buffer_memory_end);
    ...
}
首先要注意到，这个函数传了个参数 buffer_memory_end，这个是在老早之前就设置好的，就在 第 12 讲 | 边界值划分与主内存初始化，可以去回顾下。
同时，且我们在 第 12 讲，主内存初始化 mem_init 中，用 mem_init 设置好了主内存的管理结构 mam_map。
这是把主内存区管理起来了，所以今天就是把剩下的缓冲区部分，也初始化管理起来。目的就是这么单纯，我们看代码。
我们还是采用之前的方式，就假设内存只有 8M，把一些不相干的分支去掉，方便理解。
// fs/buffer.c
extern int end;
struct buffer_head * start_buffer = (struct buffer_head *) &end;
void buffer_init(long buffer_end) {
    struct buffer_head * h = start_buffer;
    void * b = (void *) buffer_end;
    while ( (b -= 1024) >= ((void *) (h+1)) ) {
        h->b_dev = 0;
        h->b_dirt = 0;
        h->b_count = 0;
        h->b_lock = 0;
        h->b_uptodate = 0;
        h->b_wait = NULL;
        h->b_next = NULL;
        h->b_prev = NULL;
        h->b_data = (char *) b;
        h->b_prev_free = h-1;
        h->b_next_free = h+1;
        h++;
    }
    h--;
    free_list = start_buffer;
    free_list->b_prev_free = h;
    h->b_next_free = free_list;
    for (int i=0;i<307;i++)
        hash_table[i]=NULL;
}
虽然很长，但其实就造了两个数据结构而已。
不过别急，我们先从第一行代码开始看起。
// fs/buffer.c
extern int end;
void buffer_init(long buffer_end) {
    struct buffer_head * start_buffer = (struct buffer_head *) &end;
    ...
}
这里有个外部变量 end，而我们的缓冲区开始位置 start_buffer 就等于这个变量的内存地址。
这个外部变量 end 并不是操作系统代码写就的，而是由链接器 ld 在链接整个程序时设置的一个外部变量，帮我们计算好了整个内核代码的末尾地址。

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解释
总结

缓冲区初始化buffer_init：面试高频考点文章介绍了缓冲区初始化的重要性以及具体的实现方法。首先，通过分析代码，解释了如何利用外部变量end和buffer_end来确定内核代码和缓冲区的分界线。然后，详细讲解了缓冲头和缓冲块的管理结构，以及如何通过双向空闲链表和哈希表来管理缓冲区。通过哈希表和双向链表的结构，实现了对缓冲区的快速查找和管理，为后续文件系统的读取操作提供了基础支持。最后，指出了缓冲区的重要性，它是用户进程的内存和硬盘之间的桥梁，同时也提到了缓冲区的使用和弃用可以通过LRU算法来实现。整体来说，文章内容涵盖了缓冲区初始化的重要性、实现方法以及相关的技术细节，对于读者快速了解缓冲区初始化具有一定的参考价值。

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