linux下数据同步、回写机制分析

一、前言
在linux2.6.32之前，linux下数据同步是基于pdflush线程机制来实现的，在linux2.6.32以上的版本，内核彻底删掉了pdflush机制，改为了基于per-bdi线程来实现数据同步，与pdflush线程相比，在per-bdi线程机制中，每个后备存储器拥有自己唯一的回写线程，数据同步时需要更少的线程、也不会有多个pdflush对同一个后备存储器进行回写的竞态问题，回写的效率更高。

二、初始化默认的后备存储器default_backing_dev_info

static int __init default_bdi_init(void)
{
    int err;

    /*创建同步每个后备存储器的超级块的线程*/
    sync_supers_tsk = kthread_run(bdi_sync_supers, NULL, "sync_supers");
    BUG_ON(IS_ERR(sync_supers_tsk));

  /*初始化一个定时器，该定时器控制同步超级块的周期，每隔dirty_writeback_interval去唤醒一次sync_supers_tsk，从而同步超级块。
    dirty_writeback_interval可以通过修改/proc/sys/vm/下的dirty_writeback_centisecs来修改，默认值是500，单位是10ms
    定时器函数sync_supers_timer_fn用于唤醒同步超级块的线程sync_supers_tsk，并且更新定时器的到期时间，具体实现如下*/
    setup_timer(&sync_supers_timer, sync_supers_timer_fn, 0);
    /*用于更新定时器的到期时间，详见下面代码。*/
    bdi_arm_supers_timer();

    /*初始化default_backing_dev_info的成员变量，初始化相关的链表，相关的变量赋初值等操作，请读者自行阅读。*/
    err = bdi_init(&default_backing_dev_info);
    if (!err)
      /*调用bdi_register注册默认的后备存储器default_backing_dev_info到bdi_list链表，并创建默认的backing_dev_info管理线程，
        用于管理其他的后备存储器的数据同步线程的创建和销毁，所有的后备存储器在初始化时都会调用bdi_register注册到bdi_list链表中。
        bdi_register详见下文分析。*/
        bdi_register(&default_backing_dev_info, NULL, "default");

    /*初始化空的后备存储器，可以忽略。*/
    err = bdi_init(&noop_backing_dev_info);

    return err;
}

sync_supers_timer_fn函数唤醒超级块数据同步线程，然后重设定时器。

static void sync_supers_timer_fn(unsigned long unused)
{
    wake_up_process(sync_supers_tsk);
    bdi_arm_supers_timer();
}

bdi_arm_supers_timer函数重设定时器

void bdi_arm_supers_timer(void)
{
    unsigned long next;

    if (!dirty_writeback_interval)
        return;

    next = msecs_to_jiffies(dirty_writeback_interval * 10) + jiffies;
    mod_timer(&sync_supers_timer, round_jiffies_up(next));
}

三、bdi_register()函数分析
bdi_register函数用于注册后备存储器到全局链表bdi_list上，并且判断如果是默认的后备存储器default_backing_dev_info则创建bdi-default线程，用于管理创建或销毁所有后备存储器相关的同步回写线程。

int bdi_register(struct backing_dev_info *bdi, struct device *parent,
        const char *fmt, ...)
{
    va_list args;
    struct device *dev;

    if (bdi->dev)    /* The driver needs to use separate queues per device */
        return 0;

    va_start(args, fmt);
    dev = device_create_vargs(bdi_class, parent, MKDEV(0, 0), bdi, fmt, args);
    va_end(args);
    if (IS_ERR(dev))
        return PTR_ERR(dev);

    bdi->dev = dev;

    /*
     * Just start the forker thread for our default backing_dev_info,
     * and add other bdi's to the list. They will get a thread created
     * on-demand when they need it.
     */
    if (bdi_cap_flush_forker(bdi)) {
        struct bdi_writeback *wb = &bdi->wb;

        wb->task = kthread_run(bdi_forker_thread, wb, "bdi-%s",
                        dev_name(dev));
        if (IS_ERR(wb->task))
            return PTR_ERR(wb->task);
    }

    bdi_debug_register(bdi, dev_name(dev));
    set_bit(BDI_registered, &bdi->state);

    spin_lock_bh(&bdi_lock);
    list_add_tail_rcu(&bdi->bdi_list, &bdi_list);
    spin_unlock_bh(&bdi_lock);

    trace_writeback_bdi_register(bdi);
    return 0;
}