Page Cache
文件一般存放在硬盘（机械硬盘或固态硬盘）中，CPU并不能直接访问硬盘中的数据，而是需要先将硬盘中的数据读入到内存中，然后才能被CPU访问。由于读写硬盘的速度比读写内存要慢很多，所以为了避免每次读写文件时，都需要对硬盘进行读写操作，Linux内核使用页缓存（Page Cache）机制来对文件中的数据进行缓存。
当用户对文件进行读写时，实际上是对文件的页缓存进行读写。所以对文件进行读写操作时，会分以下两种情况进行处理：
- 当从文件中读取数据时，如果要读取的文件偏移量所对应的页缓存是否存在，如果存在就把页缓存中的数据拷贝到应用程序的内存中。否则，内核首先会申请一个空闲的内存页（页缓存），然后从文件中读取数据到页缓存，并且把页缓存的数据拷贝给用户。
- 当向文件中写入数据时，如果要写入的文件偏移量所对应的页缓存是否存在，如果存在那么直接把新数据写入到页缓存即可。否则，内核首先会申请一个空闲的内存页（页缓存），然后从文件中读取数据到页缓存，并且把新数据写入到页缓存中。对于被修改的页缓存，内核会定时把这些页缓存刷新到文件中。
Page Cache 是由内核管理的内存，位于 VFS(Virtual File System) 层和具体文件系统层（例如 ext4，ext3）之间。应用进程使用 read/write 等文件操作，通过系统调用进入到VFS层，根据O_DIRECT标志，可以使用Page Cache作为文件内容的缓存，也可以跳过Page Cache不使用内核提供的缓存能力。
另外，应用程序可以使用mmap ，将文件内容映射到进程的虚拟地址空间，可以像读写内存一样直接读写硬盘上的文件。进程的虚拟内存直接和Page Cache映射。通过mmap，减少了数据从磁盘到用户空间的复制次数，提高了文件读写的效率。传统的文件读写需要将数据从磁盘读取到内核缓冲区，再从内核缓冲区复制到用户空间。而使用 mmap 后，数据可以直接在磁盘和用户空间之间进行传输，避免了中间的内核缓冲区复制过程。