DateiSystemCache

DateiSystemCache bezeichnet die Speicherschicht im Betriebssystem, die häufig genutzte Dateien und deren Metadaten im Arbeitsspeicher hält, um wiederholte Festplattenzugriffe zu vermeiden. In vielen Betriebssystemen wird diese Komponente auch als Dateisystem-Cache oder Page Cache bezeichnet.

Der Cache speichert typischerweise Dateiinhalte in Form von Datenblöcken sowie Metadaten wie Inodes und Verzeichnisstrukturen. Die Verwaltung erfolgt durch die virtuelle Dateisystem-Schicht (VFS) in Verbindung mit dem Speicher-Manager des Kernels; der Cache befindet sich im Hauptspeicher und wird bei Bedarf durch den Kernel freigegeben.

Beim Lesen können Daten direkt aus dem Cache geliefert werden; bei Lesezugriffen, die noch nicht im Cache vorhanden sind, lädt das System die Daten von der Festplatte und speichert sie im Cache (Lese-Vorabruf). Schreibzugriffe können im Write-Back-Modus erfolgen, wobei Änderungen zunächst im Cache gesammelt und später asynchron auf das Medium geschrieben werden; manche Systeme unterstützen auch Write-Through oder Flush-Operationen.

Wichtige Aspekte sind Cache-Kohärenz und Konsistenz: Änderungen an Dateien müssen konsistent mit der Datenträger-Organisation bleiben. Dazu dienen Mechanismen wie Synchronisation (fsync), Journaling in Dateisystemen und explizite Flush-Strategien.

Cache-Management und Optimierung umfassen Eviction-Politiken (typisch LRU-ähnlich), Speichermanagement bei Systemspeicherknappheit, Lesevorabruf (read-ahead) und Betriebssystem-spezifische Tuning-Parameter, z. B. Speicherpriorität, Cache-Größe und Verhalten bei Schreibverzögerung.

Auswirkungen: Ein gut dimensionierter DateiSystemCache erhöht Leseleistung und Reaktionsfähigkeit, kann aber bei Systemausfällen zu Datenverlusten führen, wenn Write-Back-Caching nicht ordnungsgemäß geflüssert wird; regelmäßige Sync-Operationen oder Journaling helfen, das Risiko zu verringern.