[cache](https://github.com/hashicorp/golang-lru)发现一个简单的cache项目，这里面有2q，arc cache实现,算法原理看末尾


下面是arc cache代码
```go
package arc



import (
	"sync"

	"github.com/hashicorp/golang-lru/v2/simplelru"
)

// ARCCache 是一个线程安全的固定大小的自适应替换缓存（ARC）。
// ARC 是对标准 LRU 缓存的增强，它同时跟踪使用的频率和最近性。
// 这样可以避免对新条目的访问的突发情况导致频繁使用的旧条目被驱逐。
// 与标准 LRU 缓存相比，它增加了一些额外的跟踪开销，计算上大约是 2 倍的成本，
// 并且额外的内存开销与缓存大小成线性关系。
// ARC 已被 IBM 专利，但类似于 TwoQueueCache（2Q），需要设置参数。
type ARCCache[K comparable, V any] struct {
	size int // Size 是缓存的总容量
	p    int // P 是对 T1 或 T2 的动态偏好

	t1 simplelru.LRUCache[K, V]        // T1 是最近访问的项目的 LRU
	b1 simplelru.LRUCache[K, struct{}] // B1 是从 T1 驱逐的项目的 LRU

	t2 simplelru.LRUCache[K, V]        // T2 是频繁访问的项目的 LRU
	b2 simplelru.LRUCache[K, struct{}] // B2 是从 T2 驱逐的项目的 LRU

	lock sync.RWMutex
}

// NewARC 创建一个给定大小的 ARC
func NewARC[K comparable, V any](size int) (*ARCCache[K, V], error) {
	// 创建子 LRUs
	b1, err := simplelru.NewLRU[K, struct{}](size, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	b2, err := simplelru.NewLRU[K, struct{}](size, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	t1, err := simplelru.NewLRU[K, V](size, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	t2, err := simplelru.NewLRU[K, V](size, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	// 初始化 ARC
	c := &ARCCache[K, V]{
		size: size,
		p:    0,
		t1:   t1,
		b1:   b1,
		t2:   t2,
		b2:   b2,
	}
	return c, nil
}

// Get 查找缓存中键的值。
func (c *ARCCache[K, V]) Get(key K) (value V, ok bool) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()

	// 如果值包含在 T1（最近）中，则提升到 T2（频繁）
	if val, ok := c.t1.Peek(key); ok {
		c.t1.Remove(key)
		c.t2.Add(key, val)
		return val, ok
	}

	// 检查值是否包含在 T2（频繁）中
	if val, ok := c.t2.Get(key); ok {
		return val, ok
	}

	// 未命中
	return
}

// Add 向缓存中添加一个值。
func (c *ARCCache[K, V]) Add(key K, value V) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()

	// 检查值是否包含在 T1（最近）中，可能提升到频繁的 T2
	if c.t1.Contains(key) {
		c.t1.Remove(key)
		c.t2.Add(key, value)
		return
	}

	// 检查值是否已经在 T2（频繁）中并更新它
	if c.t2.Contains(key) {
		c.t2.Add(key, value)
		return
	}

	// 检查该值是否最近作为最近使用列表的一部分而被驱逐
	if c.b1.Contains(key) {
		// T1 集合太小，适当地增加 P
		delta := 1
		b1Len := c.b1.Len()
		b2Len := c.b2.Len()
		if b2Len > b1Len {
			delta = b2Len / b1Len
		}
		if c.p+delta >= c.size {
			c.p = c.size
		} else {
			c.p += delta
		}

		// 可能需要在缓存中腾出空间
		if c.t1.Len()+c.t2.Len() >= c.size {
			c.replace(false)
		}

		// 从 B1 中删除
		c.b1.Remove(key)

		// 将键添加到频繁使用的列表中
		c.t2.Add(key, value)
		return
	}

	// 检查该值是否最近作为频繁使用列表的一部分而被驱逐
	if c.b2.Contains(key) {
		// T2 集合太小，适当地减小 P
		delta := 1
		b1Len := c.b1.Len()
		b2Len := c.b2.Len()
		if b1Len > b2Len {
			delta = b1Len / b2Len
		}
		if delta >= c.p {
			c.p = 0
		} else {
			c.p -= delta
		}

		// 可能需要在缓存中腾出空间
		if c.t1.Len()+c.t2.Len() >= c.size {
			c.replace(true)
		}

		// 从 B2 中删除
		c.b2.Remove(key)

		// 将键添加到频繁使用的列表中
		c.t2.Add(key, value)
		return
	}

	// 可能需要在缓存中腾出空间
	if c.t1.Len()+c.t2.Len() >= c.size {
		c.replace(false)
	}

	// 保持幽灵缓冲区的大小
	if c.b1.Len() > c.size-c.p {
		c.b1.RemoveOldest()
	}
	if c.b2.Len() > c.p {
		c.b2.RemoveOldest()
	}

	// 添加到最近看到的列表中
	c.t1.Add(key, value)
}

// replace 用于根据当前学到的 P 值自适应地从 T1 或 T2 中驱逐。
func (c *ARCCache[K, V]) replace(b2ContainsKey bool) {
	t1Len := c.t1.Len()
	if t1Len > 0 && (t1Len > c.p || (t1Len == c.p && b2ContainsKey)) {
		k, _, ok := c.t1.RemoveOldest()
		if ok {
			c.b1.Add(k, struct{}{})
		}
	} else {
		k, _, ok := c.t2.RemoveOldest()
		if ok {
			c.b2.Add(k, struct{}{})
		}
	}
}

// Len 返回缓存中条目的数量
func (c *ARCCache[K, V]) Len() int {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	return c.t1.Len() + c.t2.Len()
}

// Keys 返回所有缓存的键
func (c *ARCCache[K, V]) Keys() []K {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	k1 := c.t1.Keys()
	k2 := c.t2.Keys()
	return append(k1, k2...)
}

// Values 返回所有缓存的值
func (c *ARCCache[K, V]) Values() []V {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	v1 := c.t1.Values()
	v2 := c.t2.Values()
	return append(v1, v2...)
}

// Remove 用于从缓存中清除键
func (c *ARCCache[K, V]) Remove(key K) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()
	if c.t1.Remove(key) {
		return
	}
	if c.t2.Remove(key) {
		return
	}
	if c.b1.Remove(key) {
		return
	}
	if c.b2.Remove(key) {
		return
	}
}

// Purge 用于清除缓存
func (c *ARCCache[K, V]) Purge() {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()
	c.t1.Purge()
	c.t2.Purge()
	c.b1.Purge()
	c.b2.Purge()
}

// Contains 用于检查缓存是否包含键，而不更新最近性或频率。
func (c *ARCCache[K, V]) Contains(key K) bool {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	return c.t1.Contains(key) || c.t2.Contains(key)
}

// Peek 用于检查键的缓存值，而不更新最近性或频率。
func (c *ARCCache[K, V]) Peek(key K) (value V, ok bool) {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	if val, ok := c.t1.Peek(key); ok {
		return val, ok
	}
	return c.t2.Peek(key)
}

```
接下来是2q缓存
```go

// 版权所有（c）HashiCorp，Inc。
// SPDX-License-Identifier: MPL-2.0

package lru

import (
	"errors"
	"sync"

	"github.com/hashicorp/golang-lru/v2/simplelru"
)

const (
	// Default2QRecentRatio 是 2Q 缓存中专用于最近添加的仅被访问一次的条目的比率。
	Default2QRecentRatio = 0.25

	// Default2QGhostEntries 是保存用于跟踪最近驱逐的条目的默认幽灵条目比率。
	Default2QGhostEntries = 0.50
)

// TwoQueueCache 是一个线程安全的固定大小的 2Q 缓存。
// 2Q 是对标准 LRU 缓存的增强，因为它单独跟踪频繁使用和最近使用的条目。
// 这避免了对新条目的访问的突发情况导致频繁使用的条目被驱逐。
// 它相对于标准 LRU 缓存增加了一些额外的跟踪开销，计算上大约是 2 倍的成本，并添加了一些元数据。
// ARCCache 类似，但不需要设置任何参数。
type TwoQueueCache[K comparable, V any] struct {
	size        int
	recentSize  int
	recentRatio float64
	ghostRatio  float64

	recent      simplelru.LRUCache[K, V]
	frequent    simplelru.LRUCache[K, V]
	recentEvict simplelru.LRUCache[K, struct{}]
	lock        sync.RWMutex
}

// New2Q 使用默认值为参数创建一个新的 TwoQueueCache。
func New2Q[K comparable, V any](size int) (*TwoQueueCache[K, V], error) {
	return New2QParams[K, V](size, Default2QRecentRatio, Default2QGhostEntries)
}

// New2QParams 使用提供的参数值创建一个新的 TwoQueueCache。
func New2QParams[K comparable, V any](size int, recentRatio, ghostRatio float64) (*TwoQueueCache[K, V], error) {
	if size <= 0 {
		return nil, errors.New("无效的大小")
	}
	if recentRatio < 0.0 || recentRatio > 1.0 {
		return nil, errors.New("无效的最近比率")
	}
	if ghostRatio < 0.0 || ghostRatio > 1.0 {
		return nil, errors.New("无效的幽灵比率")
	}

	// 确定子大小
	recentSize := int(float64(size) * recentRatio)
	evictSize := int(float64(size) * ghostRatio)

	// 分配 LRUs
	recent, err := simplelru.NewLRU[K, V](size, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	frequent, err := simplelru.NewLRU[K, V](size, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	recentEvict, err := simplelru.NewLRU[K, struct{}](evictSize, nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	// 初始化缓存
	c := &TwoQueueCache[K, V]{
		size:        size,
		recentSize:  recentSize,
		recentRatio: recentRatio,
		ghostRatio:  ghostRatio,
		recent:      recent,
		frequent:    frequent,
		recentEvict: recentEvict,
	}
	return c, nil
}

// Get 从缓存中查找键的值。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Get(key K) (value V, ok bool) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()

	// 检查这是否是一个频繁使用的值
	if val, ok := c.frequent.Get(key); ok {
		return val, ok
	}

	// 如果值包含在 recent 中，那么我们提升它到 frequent 中
	if val, ok := c.recent.Peek(key); ok {
		c.recent.Remove(key)
		c.frequent.Add(key, val)
		return val, ok
	}

	// 未命中
	return
}

// Add 向缓存中添加一个值。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Add(key K, value V) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()

	// 检查值是否已经频繁使用，并只更新值
	if c.frequent.Contains(key) {
		c.frequent.Add(key, value)
		return
	}

	// 检查值是否最近使用，并将值提升到频繁列表中
	if c.recent.Contains(key) {
		c.recent.Remove(key)
		c.frequent.Add(key, value)
		return
	}

	// 如果值最近被驱逐，将其添加到频繁使用的列表中
	if c.recentEvict.Contains(key) {
		c.ensureSpace(true)
		c.recentEvict.Remove(key)
		c.frequent.Add(key, value)
		return
	}

	// 添加到最近看到的列表中
	c.ensureSpace(false)
	c.recent.Add(key, value)
}

// ensureSpace 用于确保我们在缓存中有空间
func (c *TwoQueueCache[K, V]) ensureSpace(recentEvict bool) {
	// 如果我们有空间，什么也不做
	recentLen := c.recent.Len()
	freqLen := c.frequent.Len()
	if recentLen+freqLen < c.size {
		return
	}

	// 如果 recent 缓冲区比目标大，从那里驱逐
	if recentLen > 0 && (recentLen > c.recentSize || (recentLen == c.recentSize && !recentEvict)) {
		k, _, _ := c.recent.RemoveOldest()
		c.recentEvict.Add(k, struct{}{})
		return
	}

	// 否则从频繁列表中移除
	c.frequent.RemoveOldest()
}

// Len 返回缓存中的条目数。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Len() int {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	return c.recent.Len() + c.frequent.Len()
}

// Resize 更改缓存大小。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Resize(size int) (evicted int) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()

	// 重新计算子大小
	recentSize := int(float64(size) * c.recentRatio)
	evictSize := int(float64(size) * c.ghostRatio)
	c.size = size
	c.recentSize = recentSize

	// ensureSpace
	diff := c.recent.Len() + c.frequent.Len() - size
	if diff < 0 {
		diff = 0
	}
	for i := 0; i < diff; i++ {
		c.ensureSpace(true)
	}

	// 重新分配 LRUs
	c.recent.Resize(size)
	c.frequent.Resize(size)
	c.recentEvict.Resize(evictSize)

	return diff
}

// Keys 返回缓存中键的切片。
// 频繁使用的键在返回的切片中排在前面。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Keys() []K {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	k1 := c.frequent.Keys()
	k2 := c.recent.Keys()
	return append(k1, k2...)
}

// Values 返回缓存中值的切片。
// 频繁使用的值在返回的切片中排在前面。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Values() []V {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	v1 := c.frequent.Values()
	v2 := c.recent.Values()
	return append(v1, v2...)
}

// Remove 从缓存中移除提供的键。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Remove(key K) {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()
	if c.frequent.Remove(key) {
		return
	}
	if c.recent.Remove(key) {
		return
	}
	if c.recentEvict.Remove(key) {
		return
	}
}

// Purge 用于完全清除缓存。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Purge() {
	c.lock.Lock()
	defer c.lock.Unlock()
	c.recent.Purge()
	c.frequent.Purge()
	c.recentEvict.Purge()
}

// Contains 用于检查缓存是否包含键，而不更新最近性或频率。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Contains(key K) bool {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	return c.frequent.Contains(key) || c.recent.Contains(key)
}

// Peek 用于检查键的缓存值，而不更新最近性或频率。
func (c *TwoQueueCache[K, V]) Peek(key K) (value V, ok bool) {
	c.lock.RLock()
	defer c.lock.RUnlock()
	if val, ok := c.frequent.Peek(key); ok {
		return val, ok
	}
	return c.recent.Peek(key)
}

```
---

1. [图解 LRU LFU ARC FIFO 缓存淘汰算法 - 掘金](https://juejin.cn/post/6923510255154528263)
2. [缓存淘汰算法（LFU、LRU、ARC、FIFO、2Q）分析 - 知乎](https://zhuanlan.zhihu.com/p/352910565)
3. [Adaptive Replacement Cache(ARC) 缓存淘汰算法 - 知乎](https://zhuanlan.zhihu.com/p/522306900)

go实现ARC cache

最近没事做，临近期末，随便翻点源码，发现go竟然有个container包，以前从来没用过，里面有一个简单的list和一个heap，先贴出源码研究一下



![image.png](/static/img/f41663ef8809e03d839b42799e5dcef9.image.webp)
```go
// Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
// Use of this source code is governed by a BSD-style
// license that can be found in the LICENSE file.

// Package list implements a doubly linked list.
//
// To iterate over a list (where l is a *List):
//
//	for e := l.Front(); e != nil; e = e.Next() {
//		// do something with e.Value
//	}
package list

// Element is an element of a linked list.
type Element struct {
	// Next and previous pointers in the doubly-linked list of elements.
	// To simplify the implementation, internally a list l is implemented
	// as a ring, such that &l.root is both the next element of the last
	// list element (l.Back()) and the previous element of the first list
	// element (l.Front()).
	next, prev *Element //前后向指针

	// The list to which this element belongs.
	list *List

	// The value stored with this element.
	Value any
}

//
// List represents a doubly linked list.
// The zero value for List is an empty list ready to use.
type List struct {
	root Element // sentinel list element, only &root, root.prev, and root.next are used
	len  int     // current list length excluding (this) sentinel element
}


// Next returns the next list element or nil.
func (e *Element) Next() *Element {
	if p := e.next; e.list != nil && p != &e.list.root {
		return p
	}
	return nil
}

// Prev returns the previous list element or nil.
func (e *Element) Prev() *Element {
	if p := e.prev; e.list != nil && p != &e.list.root {
		return p
	}
	return nil
}


// Init initializes or clears list l.
func (l *List) Init() *List {  //前后指针指向自己
	l.root.next = &l.root
	l.root.prev = &l.root
	l.len = 0
	return l
}

// New returns an initialized list.
func New() *List { return new(List).Init() }

// Len returns the number of elements of list l.
// The complexity is O(1).
func (l *List) Len() int { return l.len }

// Front returns the first element of list l or nil if the list is empty.
func (l *List) Front() *Element {
	if l.len == 0 {
		return nil
	}
	return l.root.next
}

// Back returns the last element of list l or nil if the list is empty.
func (l *List) Back() *Element {
	if l.len == 0 {
		return nil
	}
	return l.root.prev
}

// lazyInit lazily initializes a zero List value.
func (l *List) lazyInit() {
	if l.root.next == nil {
		l.Init()
	}
}

// insert inserts e after at, increments l.len, and returns e.
func (l *List) insert(e, at *Element) *Element {
	e.prev = at
	e.next = at.next
	e.prev.next = e
	e.next.prev = e
	e.list = l
	l.len++
	return e
}

// insertValue is a convenience wrapper for insert(&Element{Value: v}, at).
func (l *List) insertValue(v any, at *Element) *Element {
	return l.insert(&Element{Value: v}, at)
}

// remove removes e from its list, decrements l.len
func (l *List) remove(e *Element) {
	e.prev.next = e.next
	e.next.prev = e.prev
	e.next = nil // avoid memory leaks
	e.prev = nil // avoid memory leaks
	e.list = nil
	l.len--
}

// move moves e to next to at.
func (l *List) move(e, at *Element) {
	if e == at {
		return
	}
	e.prev.next = e.next
	e.next.prev = e.prev

	e.prev = at
	e.next = at.next
	e.prev.next = e
	e.next.prev = e
}

// Remove removes e from l if e is an element of list l.
// It returns the element value e.Value.
// The element must not be nil.
func (l *List) Remove(e *Element) any {
	if e.list == l {
		// if e.list == l, l must have been initialized when e was inserted
		// in l or l == nil (e is a zero Element) and l.remove will crash
		l.remove(e)
	}
	return e.Value
}

// PushFront inserts a new element e with value v at the front of list l and returns e.
func (l *List) PushFront(v any) *Element {
	l.lazyInit()
	return l.insertValue(v, &l.root)
}

// PushBack inserts a new element e with value v at the back of list l and returns e.
func (l *List) PushBack(v any) *Element {
	l.lazyInit()
	return l.insertValue(v, l.root.prev)
}

// InsertBefore inserts a new element e with value v immediately before mark and returns e.
// If mark is not an element of l, the list is not modified.
// The mark must not be nil.
func (l *List) InsertBefore(v any, mark *Element) *Element {
	if mark.list != l {
		return nil
	}
	// see comment in List.Remove about initialization of l
	return l.insertValue(v, mark.prev)
}

// InsertAfter inserts a new element e with value v immediately after mark and returns e.
// If mark is not an element of l, the list is not modified.
// The mark must not be nil.
func (l *List) InsertAfter(v any, mark *Element) *Element {
	if mark.list != l {
		return nil
	}
	// see comment in List.Remove about initialization of l
	return l.insertValue(v, mark)
}

// MoveToFront moves element e to the front of list l.
// If e is not an element of l, the list is not modified.
// The element must not be nil.
func (l *List) MoveToFront(e *Element) {
	if e.list != l || l.root.next == e {
		return
	}
	// see comment in List.Remove about initialization of l
	l.move(e, &l.root)
}

// MoveToBack moves element e to the back of list l.
// If e is not an element of l, the list is not modified.
// The element must not be nil.
func (l *List) MoveToBack(e *Element) {
	if e.list != l || l.root.prev == e {
		return
	}
	// see comment in List.Remove about initialization of l
	l.move(e, l.root.prev)
}

// MoveBefore moves element e to its new position before mark.
// If e or mark is not an element of l, or e == mark, the list is not modified.
// The element and mark must not be nil.
func (l *List) MoveBefore(e, mark *Element) {
	if e.list != l || e == mark || mark.list != l {
		return
	}
	l.move(e, mark.prev)
}

// MoveAfter moves element e to its new position after mark.
// If e or mark is not an element of l, or e == mark, the list is not modified.
// The element and mark must not be nil.
func (l *List) MoveAfter(e, mark *Element) {
	if e.list != l || e == mark || mark.list != l {
		return
	}
	l.move(e, mark)
}

// PushBackList inserts a copy of another list at the back of list l.
// The lists l and other may be the same. They must not be nil.
func (l *List) PushBackList(other *List) {
	l.lazyInit()
	for i, e := other.Len(), other.Front(); i > 0; i, e = i-1, e.Next() {
		l.insertValue(e.Value, l.root.prev)
	}
}

// PushFrontList inserts a copy of another list at the front of list l.
// The lists l and other may be the same. They must not be nil.
func (l *List) PushFrontList(other *List) {
	l.lazyInit()
	for i, e := other.Len(), other.Back(); i > 0; i, e = i-1, e.Prev() {
		l.insertValue(e.Value, &l.root)
	}
}

```

go container/list

Bucket
===
```go
// Bucket 表示数据库中的键值对集合。
type Bucket struct {
    bucket     *bucket            // 内部 bucket 结构的引用
    tx         *Tx                // 关联的事务
    buckets    map[string]*Bucket // 子桶缓存
    page       *page              // 内联页面引用
    rootNode   *node              // 根页面的实体化节点
    nodes      map[pgid]*node     // 节点缓存

    // 设置节点分裂时填充节点的阈值。默认情况下，桶将填充到 50%，
    // 但如果你知道你的写入工作负载主要是追加式的，增加此百分比可能会有用。
    //
    // 这在事务之间是非持久的，因此必须在每个 Tx 中设置。
    FillPercent float64
}

```



BoltDb源码阅读（3） Bucket

中断是一种异步事件处理机制，用于提高系统的并发处理能力。在Linux中，中断的整个过程包括中断请求、中断处理和中断返回三个阶段。中断号是用来标识不同类型中断的数字或代码。





1. 中断请求阶段：
   - 硬件设备发出中断信号，通知处理器有一个中断事件发生。
   - 处理器接收到中断信号后，会立即向操作系统报告中断事件的发生。

2. 中断处理阶段：
   - 操作系统根据中断号找到对应的中断处理程序（中断服务例程，ISR）。
   - 中断处理程序是设备驱动程序的一部分，用于管理和处理特定设备的中断事件。
   - 中断处理程序运行在中断上下文中，它具有较高的优先级，可以打断正在执行的进程。
   - 中断处理程序执行特定的操作，例如读取设备数据、更新设备状态等。

3. 中断返回阶段：
   - 中断处理程序执行完毕后，操作系统会将控制权返回给被打断的进程或任务。
   - 被打断的进程或任务从中断发生时的状态继续执行。

在Linux中，每个中断都有一个唯一的中断号来标识不同类型的中断。中断号通常被称为中断请求（IRQ）线，每个IRQ线都与一个特定的设备或事件相关联。



---
Learn more:
1. [Linux内核学习笔记之中断和中断处理 | 普通人](https://hjk.life/posts/linux-kernel-interrupt/)
2. [Linux中断和中断处理程序 - 明明1109 - 博客园](https://www.cnblogs.com/fortunely/p/15856752.html)
3. [Linux内核21-Linux内核的中断处理过程 - 图珀洛的博客 | TUPELO Blog](http://tupelo-shen.github.io/2020/03/25/Linux%E5%86%85%E6%A0%B821-Linux%E5%86%85%E6%A0%B8%E7%9A%84%E4%B8%AD%E6%96%AD%E5%A4%84%E7%90%86%E8%BF%87%E7%A8%8B/)

1. [Linux内核之中断机制_中断是一种异步事件处理机制-CSDN博客](https://blog.csdn.net/Micky_Yang/article/details/104357903)
2. [Linux 内核中断内幕 - 随风飘落的雨滴 - 博客园](https://www.cnblogs.com/dirt2/p/5616217.html)
3. [深入理解Linux内核中断及其特性(更新)](http://junqilee.com/linux/%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%90%86%E8%A7%A3linux%E5%86%85%E6%A0%B8%E4%B8%AD%E6%96%AD%E5%8F%8A%E5%85%B6%E7%89%B9%E6%80%A7-%E6%9B%B4%E6%96%B0/)

中断处理

DB对象
===
```go
// DB 表示一个在磁盘上持久化存储的桶集合。
// 所有数据访问都通过事务进行，可以通过 DB 获得事务。
// 如果在调用 Open() 之前访问，DB 上的所有函数将返回 ErrDatabaseNotOpen。
type DB struct {
	StrictMode   bool   // 启用严格模式时，数据库将在每次提交后执行 Check()。如果数据库处于不一致状态，则引发 panic。该标志对性能有很大的影响，因此仅应用于调试目的。
	NoSync       bool   // 设置 NoSync 标志将导致数据库在每次提交后跳过 fsync() 调用。在将数据批量加载到数据库中并且可以在系统故障或数据库损坏时重新启动批量加载时，可以使用此标志。请勿在正常使用中设置此标志。
	NoGrowSync   bool   // 当为 true 时，当扩展数据库时跳过 truncate 调用。仅在非 ext3/ext4 系统上设置此标志是安全的。跳过截断避免了硬盘空间的预分配，并且在重新映射时避免了 truncate() 和 fsync() 系统调用。
	MmapFlags    int    // 如果要快速读取整个数据库，则可以将 MmapFlag 设置为 syscall.MAP_POPULATE，用于 Linux 2.6.23+ 的顺序读取预读。
	MaxBatchSize int    // MaxBatchSize 是批处理的最大大小。默认值从 Open 中的 DefaultMaxBatchSize 复制。如果 <= 0，则禁用批处理。在调用 Batch 时请勿并发更改。
	MaxBatchDelay time.Duration // MaxBatchDelay 是批处理开始前的最大延迟。默认值从 Open 中的 DefaultMaxBatchDelay 复制。如果 <= 0，则 effectively 禁用批处理。在调用 Batch 时请勿并发更改。
	AllocSize    int    // AllocSize 是数据库需要创建新页面时分配的空间量。这样做是为了分摊增长数据文件时 truncate() 和 fsync() 的成本。
	path         string // 数据库文件路径
	file         *os.File
	lockfile     *os.File // 仅 Windows 平台需要
	dataref      []byte   // mmap'ed readonly，写操作会引发 SEGV
	data         *[maxMapSize]byte
	datasz       int   // 数据大小
	filesz       int   // 当前磁盘上的文件大小
	meta0        *meta // meta 数据页
	meta1        *meta // meta 数据页
	pageSize     int   // 页面大小
	opened       bool  // 是否已打开数据库
	rwtx         *Tx   // 当前读写事务
	txs          []*Tx // 事务列表
	freelist     *freelist // 空闲列表
	stats        Stats     // 统计信息
	pagePool     sync.Pool
	batchMu      sync.Mutex // 批处理锁
	batch        *batch
	rwlock       sync.Mutex   // 仅允许一个写入者
	metalock     sync.Mutex   // 保护 meta 页访问
	mmaplock     sync.RWMutex // 保护在重新映射期间的 mmap 访问
	statlock     sync.RWMutex // 保护统计信息访问

	ops struct {
		writeAt func(b []byte, off int64) (n int, err error)
	}

	// 只读模式。
	// 当为 true 时，Update() 和 Begin(true) 立即返回 ErrDatabaseReadOnly。
	readOnly bool
}

```
Open
===
```go
// Options 表示在打开数据库时可以设置的选项。
type Options struct {
    // Timeout 是获取文件锁时等待的时间。
    // 当设置为零时，将无限等待。此选项仅在 Darwin 和 Linux 上可用。
    Timeout time.Duration

    // 在内存映射文件之前设置 DB.NoGrowSync 标志。
    NoGrowSync bool

    // 以只读模式打开数据库。使用 flock(..., LOCK_SH |LOCK_NB) 来获取共享锁（UNIX）。
    ReadOnly bool

    // 在内存映射文件之前设置 DB.MmapFlags 标志。
    MmapFlags int

    // InitialMmapSize 是数据库的初始 mmap 大小（以字节为单位）。
    // 如果 InitialMmapSize 大到足以容纳数据库的 mmap 大小，那么读事务不会阻塞写事务。
    // 如果 <= 0，则初始映射大小为 0。
    // 如果 initialMmapSize 小于先前的数据库大小，则不起作用。
    InitialMmapSize int
}

// Open 创建并打开指定路径的数据库。
// 如果文件不存在，则将自动创建。
// 如果未提供选项（options为nil），则 Bolt 将使用默认选项打开数据库。
func Open(path string, mode os.FileMode, options *Options) (*DB, error) {
    // 创建一个数据库实例，并设置 opened 为 true，表示数据库已打开
    var db = &DB{opened: true}

    // 如果未提供选项，则使用默认选项
    if options == nil {
        options = DefaultOptions
    }
    db.NoGrowSync = options.NoGrowSync
    db.MmapFlags = options.MmapFlags

    // 设置后续数据库操作的默认值
    db.MaxBatchSize = DefaultMaxBatchSize
    db.MaxBatchDelay = DefaultMaxBatchDelay
    db.AllocSize = DefaultAllocSize

    // 根据只读选项设置文件打开标志
    flag := os.O_RDWR
    if options.ReadOnly {
        flag = os.O_RDONLY
        db.readOnly = true
    }

    // 打开数据文件并为元数据写入创建单独的同步处理程序
    db.path = path
    var err error
    if db.file, err = os.OpenFile(db.path, flag|os.O_CREATE, mode); err != nil {
        _ = db.close()
        return nil, err
    }

    // 锁定文件，以便使用 Bolt 的其他进程在读写模式下不能同时使用数据库
    // 这样做是为了防止两个进程分别写入 meta 页面和 free 页面，导致数据库损坏
    // 如果 !options.ReadOnly，则数据库文件以独占锁定（只有一个进程可以获得锁）
    // 否则（options.ReadOnly 已设置），使用共享锁定（多个进程可以同时持有锁）
    if err := flock(db, mode, !db.readOnly, options.Timeout); err != nil {
        _ = db.close()
        return nil, err
    }

    // 默认值用于测试钩子
    db.ops.writeAt = db.file.WriteAt

    // 如果数据库文件不存在，则进行初始化
    if info, err := db.file.Stat(); err != nil {
        return nil, err
    } else if info.Size() == 0 {
        // 初始化具有 meta 页面的新文件
        if err := db.init(); err != nil {
            return nil, err
        }
    } else {
        // 读取第一个 meta 页面以确定页面大小
        var buf [0x1000]byte
        if _, err := db.file.ReadAt(buf[:], 0); err == nil {
            m := db.pageInBuffer(buf[:], 0).meta()
            if err := m.validate(); err != nil {
                // 如果无法读取页面大小，我们可以假设它与 OS 相同
                // 因为这是首次选择页面大小的方式
                // 如果第一个页面无效且此 OS 使用与创建数据库时不同的页面大小，则无法访问数据库
                db.pageSize = os.Getpagesize()
            } else {
                db.pageSize = int(m.pageSize)
            }
        }
    }

    // 初始化页面池
    db.pagePool = sync.Pool{
        New: func() interface{} {
            return make([]byte, db.pageSize)
        },
    }

    // 内存映射数据文件
    if err := db.mmap(options.InitialMmapSize); err != nil {
        _ = db.close()
        return nil, err
    }

    // 读取空闲列表
    db.freelist = newFreelist()
    db.freelist.read(db.page(db.meta().freelist))

    // 标记数据库已打开并返回
    return db, nil
}

```
mmap
===



1. **mmap**
   ```go
   // mmap 打开底层的内存映射文件并初始化 meta 引用。
   // minsz 是新 mmap 可以拥有的最小大小。
   func (db *DB) mmap(minsz int) error {
       db.mmaplock.Lock()
       defer db.mmaplock.Unlock()

       info, err := db.file.Stat()
       if err != nil {
           return fmt.Errorf("mmap stat error: %s", err)
       } else if int(info.Size()) < db.pageSize*2 {
           return fmt.Errorf("file size too small")
       }

       // 确保大小至少是最小大小。
       var size = int(info.Size())
       if size < minsz {
           size = minsz
       }
       size, err = db.mmapSize(size)
       if err != nil {
           return err
       }

       // 在继续之前解除所有 mmap 引用。
       if db.rwtx != nil {
           db.rwtx.root.dereference()
       }

       // 在继续之前取消映射现有数据。
       if err := db.munmap(); err != nil {
           return err
       }

       // 将数据文件作为字节切片进行内存映射。
       if err := mmap(db, size); err != nil {
           return err
       }

       // 保存对 meta 页面的引用。
       db.meta0 = db.page(0).meta()
       db.meta1 = db.page(1).meta()

       // 验证 meta 页面。只有在两个 meta 页面都无法验证时才返回错误，
       // 因为 meta0 无法验证意味着它没有被正确保存，但我们可以使用 meta1 进行恢复。反之亦然。
       err0 := db.meta0.validate()
       err1 := db.meta1.validate()
       if err0 != nil && err1 != nil {
           return err0
       }

       return nil
   }
   ```

   - `mmap` 函数用于打开底层的内存映射文件，并初始化 `meta` 引用。
   - `minsz` 是新 mmap 可以拥有的最小大小。
   - 函数首先获取数据库文件的信息，确保文件大小至少是两个页面大小。
   - 然后确定实际的 mmap 大小，并进行内存映射。
   - 函数最后保存对 `meta` 页面的引用，并验证这些页面的有效性。

2. **munmap**
   ```go
   // munmap 从内存中取消映射数据文件。
   func (db *DB) munmap() error {
       if err := munmap(db); err != nil {
           return fmt.Errorf("unmap error: " + err.Error())
       }
       return nil
   }
   ```

   - `munmap` 函数用于从内存中取消映射数据文件。
   - 调用 `munmap` 函数并返回可能的错误信息。

3. **mmapSize**
   ```go
   // mmapSize 根据当前数据库的大小确定 mmap 的适当大小。
   // 最小大小为32KB，每次翻倍直到达到1GB。
   // 如果新的 mmap 大小大于允许的最大值，则返回错误。
   func (db *DB) mmapSize(size int) (int, error) {
       // 从32KB开始翻倍直到1GB。
       for i := uint(15); i <= 30; i++ {
           if size <= 1<<i {
               return 1 << i, nil
           }
       }

       // 验证请求的大小不超过允许的最大值。
       if size > maxMapSize {
           return 0, fmt.Errorf("mmap too large")
       }

       // 如果大于1GB，则每次增加1GB。
       sz := int64(size)
       if remainder := sz % int64(maxMmapStep); remainder > 0 {
           sz += int64(maxMmapStep) - remainder
       }

       // 确保 mmap 大小是页面大小的倍数。
       // 这应该总是正确的，因为我们以MB为单位递增。
       pageSize := int64(db.pageSize)
       if (sz % pageSize) != 0 {
           sz = ((sz / pageSize) + 1) * pageSize
       }

       // 如果超过最大大小，则仅增长到最大大小。
       if sz > maxMapSize {
           sz = maxMapSize
       }

       return int(sz), nil
   }
   ```

   - `mmapSize` 函数根据当前数据库的大小确定 mmap 的适当大小。
   - 最小大小为32KB，每次翻倍直到达到1GB。
   - 如果新的 mmap 大小大于允许的最大值，则返回错误。
   
系统调用
===


1. **mmap**
   ```go
   // mmap 将数据库的数据文件映射到内存中。
   func mmap(db *DB, sz int) error {
       // 将数据文件映射到内存。
       b, err := syscall.Mmap(int(db.file.Fd()), 0, sz, syscall.PROT_READ, syscall.MAP_SHARED|db.MmapFlags)
       if err != nil {
           return err
       }

       // 告知内核 mmap 是随机访问的。
       if err := madvise(b, syscall.MADV_RANDOM); err != nil {
           return fmt.Errorf("madvise: %s", err)
       }

       // 保存原始的字节切片并转换为字节数组指针。
       db.dataref = b
       db.data = (*[maxMapSize]byte)(unsafe.Pointer(&b[0]))
       db.datasz = sz
       return nil
   }
   ```
   - `mmap` 函数使用 `syscall.Mmap` 将数据库文件映射到内存中。
   - `db.file.Fd()` 返回数据库文件的文件描述符。
   - 映射的区域从文件的偏移量 0 处开始，大小为 `sz` 字节。
   - `syscall.PROT_READ` 表示映射区域可读。
   - `syscall.MAP_SHARED` 表示对映射区域的写入会反映到文件中，并且此映射区域可能被其他映射它的进程看到。
   - `db.MmapFlags` 包含其他 mmap 选项。
   - `madvise` 用于告知内核，映射是随机访问的，这可以提高性能。
   - 函数保存了原始的字节切片 `b`，并将其转换为一个指向字节数组的指针 `db.data`，以及记录了映射的大小 `db.datasz`。

2. **munmap**
   ```go
   // munmap 从内存中取消映射数据文件。
   func munmap(db *DB) error {
       // 如果没有映射数据，则忽略取消映射。
       if db.dataref == nil {
           return nil
       }

       // 使用原始的字节切片取消映射。
       err := syscall.Munmap(db.dataref)
       db.dataref = nil
       db.data = nil
       db.datasz = 0
       return err
   }
   ```
   - `munmap` 函数用于从内存中取消映射数据文件。
   - 如果没有映射数据，则直接返回。
   - 调用 `syscall.Munmap` 函数取消映射，并清空相应的字段。

3. **madvise**
   ```go
   // madvise 通知内核有关于内存映射的信息。
   // 由于该函数在 darwin 上不可用，因此从 stdlib 复制而来。
   func madvise(b []byte, advice int) (err error) {
       _, _, e1 := syscall.Syscall(syscall.SYS_MADVISE, uintptr(unsafe.Pointer(&b[0])), uintptr(len(b)), uintptr(advice))
       if e1 != 0 {
           err = e1
       }
       return
   }
   ```
   - `madvise` 函数通知内核有关于内存映射的信息。
   - 由于在 Darwin 上 `madvise` 不可用，因此从标准库复制了该函数。

4. **flock**
   ```go
   // flock 在文件描述符上获取一个咨询性的锁。
   func flock(db *DB, mode os.FileMode, exclusive bool, timeout time.Duration) error {
       var t time.Time
       for {
           // 如果超出超时时间，则返回错误。
           // 这只能在我们尝试过一次 flock 之后发生。
           if t.IsZero() {
               t = time.Now()
           } else if timeout > 0 && time.Since(t) > timeout {
               return ErrTimeout
           }
           flag := syscall.LOCK_SH
           if exclusive {
               flag = syscall.LOCK_EX
           }

           // 否则尝试获取独占锁。
           err := syscall.Flock(int(db.file.Fd()), flag|syscall.LOCK_NB)
           if err == nil {
               return nil
           } else if err != syscall.EWOULDBLOCK {
               return err
           }

           // 等待一会儿然后再次尝试。
           time.Sleep(50 * time.Millisecond)
       }
   }
   ```
   - `flock` 函数在文件描述符上获取一个咨询性的锁。
   - `mode` 表示锁的模式，`exclusive` 为 `true` 表示独占锁，为 `false` 表示共享锁。
   - `timeout` 表示等待锁的最长时间，如果超过此时间还未获取到锁，则返回超时错误。
   - 函数使用 `syscall.Flock` 尝试获取锁，如果成功则返回 `nil`。
   - 如果返回的错误为 `syscall.EWOULDBLOCK` 表示当前无法获得锁，等待一段时间后再次尝试。

5. **funlock**
   ```go
   // funlock 释放文件描述符上的咨询性锁。
   func funlock(db *DB) error {
       return syscall.Flock(int(db.file.Fd()), syscall.LOCK_UN)
   }
   ```
   - `funlock
` 函数释放文件描述符上的咨询性锁，使用 `syscall.Flock` 并指定 `syscall.LOCK_UN` 表示释放锁。


Update View
===
```go
// Update 在读写托管事务的上下文中执行一个函数。
// 如果函数没有返回错误，则提交事务。
// 如果函数返回错误，则整个事务将被回滚。
// Update() 方法返回函数中的错误或提交时的错误。
//
// 在函数中尝试手动提交或回滚将引发 panic。
func (db *DB) Update(fn func(*Tx) error) error {
    // 开始一个读写事务。
    t, err := db.Begin(true)
    if err != nil {
        return err
    }

    // 确保在发生 panic 时事务回滚。
    defer func() {
        if t.db != nil {
            t.rollback()
        }
    }()

    // 将事务标记为托管，以便内部函数不能手动提交。
    t.managed = true

    // 如果函数返回错误，则回滚并返回错误。
    err = fn(t)
    t.managed = false
    if err != nil {
        _ = t.Rollback()
        return err
    }

    // 提交事务。
    return t.Commit()
}


// View 在托管的只读事务上下文中执行一个函数。
// 从函数返回的任何错误都将从 View() 方法中返回。
//
// 在函数中尝试手动回滚将引发 panic。
func (db *DB) View(fn func(*Tx) error) error {
    // 开始一个只读事务。
    t, err := db.Begin(false)
    if err != nil {
        return err
    }

    // 确保在发生 panic 时事务回滚。
    defer func() {
        if t.db != nil {
            t.rollback()
        }
    }()

    // 将事务标记为托管，以便内部函数不能手动回滚。
    t.managed = true

    // 如果函数返回错误，则传递该错误。
    err = fn(t)
    t.managed = false
    if err != nil {
        _ = t.Rollback()
        return err
    }

    // 手动回滚事务，因为只读事务不需要提交。
    if err := t.Rollback(); err != nil {
        return err
    }

    return nil
}

```


mate
===
```go
// meta 获取当前的 meta 页引用。
func (db *DB) meta() *meta {
    // 我们必须返回具有最高 txid 且未失败验证的 meta 页引用。
    // 否则，在实际上数据库处于一致状态时，可能会导致错误。
    // metaA 是 txid 较高的 meta 页。
    metaA := db.meta0
    metaB := db.meta1
    if db.meta1.txid > db.meta0.txid {
        metaA = db.meta1
        metaB = db.meta0
    }

    // 如果 metaA 有效，则使用较高的 meta 页。否则，如果 metaB 有效，则回退到上一个。
    if err := metaA.validate(); err == nil {
        return metaA
    } else if err := metaB.validate(); err == nil {
        return metaB
    }

    // 不应该到达这里，因为 meta1 和 meta0 在 mmap() 时已经验证过，并且我们在每次写操作时都执行 fsync()。
    panic("bolt.DB.meta(): invalid meta pages")
}

```