Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 328733
  • 博文数量: 163
  • 博客积分: 0
  • 博客等级: 民兵
  • 技术积分: 1815
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2018-03-07 16:26
个人简介

Linux学习小标兵,专注Linux资讯分享,技术文章分享

文章分类

全部博文(163)

文章存档

2019年(131)

2018年(32)

我的朋友

分类: LINUX

2019-07-12 23:08:08

背景

在很多IO场景中,我们经常需要确保数据已经安全的写到磁盘上,以便在系统宕机重启之后还能读到这些数据。但是我们都知道,linux系统的IO路径还是很复杂的,分为很多层,每一层都可能会有buffer来加速IO读写。同时,用户态的应用程序和库函数也可能拥有自己的buffer,这又给IO路径增加了一些复杂性。可见,要想保证数据安全的写到磁盘上,并不是简单调一个write/fwrite就可以搞定的。
那么要怎么做呢?很多人会想到很多办法,比如:fflush()、fsync()、fdatasync()、sync()、open()使用O_DIRECT或O_SYNC标志等。嗯,这些手段(或者某些组合)的确可以保证数据安全的持久化,那么它们之间有什么区别呢?fflush()和fsync()有啥区别?O_DIRECT是啥意思,它可以保证数据安全的持久化吗?O_DIRECT和O_SYNC区别什么?O_SYNC和fsync()呢?fsync能完成msync的功能吗?本文将试图理解、解释这些概念的作用和区别。

Linux IO

所谓一图胜千言,为了解析清楚这些概念的区别,我特意画了一张图,仔细看,应该可以清晰的看出它们的作用和区别。
Linux:保证数据安全落盘Linux:保证数据安全落盘
这里重点说一下O_DIRECT和O_SYNC,首先要明确的是,O_DIRECT只是说数据不会经过page cache(一般用在用户态自己管理buffer)而是直接提交给块设备层,但是不会同步等待数据安全写入磁盘之后才返回(比如数据可能还在块层排队或者在磁盘自己的cache中)。而O_SYNC标志,虽然数据还是会写page cache,但是此时会采用write through的策略,并同步等待数据安全写入磁盘后才会返回。因此如果同时使用O_DIRECT和O_SYNC,则表示数据不会经过page cache并同步等待数据安全写入磁盘才返回,当然这样IO的性能会非常低下。
由于O_DIRECT会bypass page cache,因此如果有另一个进程使用普通的方式读文件,有可能会出现数据不一致的现象,这个也需要注意。
为了做一下辅助说明,此处我贴一下我探讨过程中看过的一些资料。首先是引用open系统调用:
相关参数的说明:
Linux:保证数据安全落盘Linux:保证数据安全落盘
以及innodb相关的文档:
Linux:保证数据安全落盘Linux:保证数据安全落盘
fsync和fdatasync的区别:
Linux:保证数据安全落盘Linux:保证数据安全落盘
msync:
Linux:保证数据安全落盘Linux:保证数据安全落盘

DAX

其实还有一种IO模式,就是DAX(Direct Access ),是不是看上去和O_DIRECT很像。这种模式需要filesystem和block driver都支持才可以,一般主要用在non volatile memory上,本质上也是绕过page cache直接操作设备。DAX本文先不做深入探讨,后面我会自己写一个支持DAX模式的ramdisk块设备驱动,然后格式化为ext4文件系统并-o dax模式挂载,再来详细研究DAX的IO路径。
最后附上Linux在常见场景下的io路径跟踪:

阅读(2895) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~
评论热议
请登录后评论。

登录 注册