在centos7上创建一个1GB的大文件，读入全部数据到内存中并记录所花时间，然后进行第二次读入并记录时间。（20%） 要求：用/proc/meminfo查看内存中页缓存使用的变化，并解释两次读入速度差异的原因，使用C语言进行测试

好的，以下是使用C语言编写的程序，可以在CentOS 7上创建一个1GB的大文件，并读取文件中的所有数据并记录所花费的时间。程序中使用了`mmap()`函数将文件映射到内存中，而不是使用`fread()`函数一次性读取整个文件。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>

#define GB (1024 * 1024 * 1024)

int main()
{
    // Create a 1GB file
    const char* file_name = "large_file.bin";
    int fd = open(file_name, O_RDWR | O_CREAT, 0666);
    lseek(fd, GB - 1, SEEK_SET);
    write(fd, "", 1);
    close(fd);

    // Read the file into memory and record time
    struct timeval start, end;
    gettimeofday(&start, NULL);
    fd = open(file_name, O_RDONLY);
    char* buffer = (char*) mmap(NULL, GB, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    close(fd);
    gettimeofday(&end, NULL);
    long elapsed_time = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (end.tv_usec - start.tv_usec) / 1000;
    printf("Time taken to read file into memory: %ld milliseconds\n", elapsed_time);

    // Read the file again and record time
    gettimeofday(&start, NULL);
    munmap(buffer, GB);
    fd = open(file_name, O_RDONLY);
    buffer = (char*) mmap(NULL, GB, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    close(fd);
    gettimeofday(&end, NULL);
    elapsed_time = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (end.tv_usec - start.tv_usec) / 1000;
    printf("Time taken to read file from memory: %ld milliseconds\n", elapsed_time);

    // Free memory
    munmap(buffer, GB);

    // Display page cache usage
    struct rusage usage;
    getrusage(RUSAGE_SELF, &usage);
    printf("Maximum resident set size: %ld KB\n", usage.ru_maxrss);

    return 0;
}

在运行程序之前，你可以使用`watch -n 1 cat /proc/meminfo`命令来监视内存中页缓存使用情况。该命令每秒钟更新一次，可以用于观察程序运行时内存的变化。

在程序第一次运行时，它会将文件读入内存。在这个过程中，内核会将文件的内容存储在页缓存中。第二次运行程序时，文件已经在页缓存中，所以读取速度会更快。这种技术称为“预读取”，它可以加快文件的读取速度。

在程序运行期间，你可以观察到内存中的页缓存使用量会增加，并且在第二次运行程序时不会减少。这是因为文件的内容仍然存储在页缓存中，并且可以被访问多次，而不需要从磁盘中重新读取。

通过`getrusage()`函数，可以获取程序的最大驻留集大小（maximum resident set size），即程序在运行时所使用的最大物理内存量。在本例中，最大驻留集大小应该接近1GB，因为文件的内容被存储在页缓存中，而不是被直接加载到程序的地址空间中。

希望这个回答对你有所帮助！