Linux中的fsync系统调用是如何工作的？

Question

当“write”调用返回时，数据会被复制到由内核管理的某个页面上。该页面可能包含来自多个进程的写入。因此，当其中一个应用程序发出“fsync”调用时，这是否会导致刷新整个页面，这意味着刷新其他应用程序的数据，但成本将由调用“fsync”的进程承担。这正确吗？

- Jimm

Answer 1

fsync 操作针对单个文件，会刷新该文件的所有更改。如果多个进程正在向单个文件写入，则进行fsync调用的进程将暂停，直到所有的更改都被写入磁盘。

当一些日志文件系统参与时，情况就会变得更加复杂。例如，使用“有序”模式的ext3和ext4（在较小程度上）需要刷新所有在日志中位于fsync文件之前的所有文件的更改。

这意味着，如果程序一直在写入大型数据库、大型日志文件或视频文件，然后您尝试使用fsync同步两行配置文件，那么fsync必须等待这些兆字节的数据全部写入磁盘才能返回。

这就是为什么我运行我的ext4在“writeback”模式下，虽然在崩溃后可能会出现一些不愉快的后果，如正确大小但填充了零的文件。但在正常操作中，“writeback”要快得多，以至于我认为这种权衡是值得的。

- Zan Lynx

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想象一个虚拟内存页面，其中包含应用程序A和B的写入。如果应用程序A调用fsync，内核是否只会有选择地同步页面？另外，ext4的默认模式是“有序”的吗？ - Jimm

@Jimm：在磁盘缓存中，文件永远不会共享内存页面，因此这种情况不会发生。 - Zan Lynx

在操作系统内存缓存中属于某个文件的页面要么被标记为脏页（表示该页面已更改），要么未被标记为脏页（未更改）。当A对该文件调用fsync时，属于该文件的所有脏页都会被写入磁盘，无论是哪个进程进行了更改。 - nos

@nos 我的理解是，每个文件没有维护内存页面的概念。想象一下，你创建了一个文件并写入一行。操作系统不会为该写入专门初始化一个内存页面，因为一旦用户发出写入请求，无论它属于哪个文件，文件系统驱动程序都会将其排队等待传递给磁盘驱动程序。来自2个不同进程的两个写入可能会落在同一个内存页面上。 - Jimm

@ZanLynx 你怎么确定？ext4共享内存页面，将数据排队到磁盘驱动程序。 - Jimm

@Jimm，这里有一个缓存层负责处理此事。除非它正在覆盖文件的现有部分，在这种情况下会使用镜像驱动器上数据的现有页面（可能需要先加载），否则将为该写入的数据分配内存。write() 调用不是同步调用，只是将数据写入内存，而操作系统将异步地将数据刷新到驱动器。 - nos

Answer 2

该手册说明：“将写入此文件的任何数据刷新到磁盘”，其中包括文件元数据。

我认为你将其与sync混淆了，后者会将整个缓存中的所有脏页面写入磁盘。脏页面指已更改的数据。该过程必须等待全部完成。如果您所说的成本是指等待时间，则是的，这会产生成本。内核时间会添加到进程系统时间资源使用中。

fsync也会产生成本，但比sync(通常)少得多的内核时间。

- jim mcnamara