【Linux C | 文件I/O】文件数据的同步 | sysc、fsync 和 fdatasync 函数

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🎄一、概述

为了提高性能， 操作系统会对文件的I/O操作进行缓存处理。 对于读操作， 如果要读取的内容已经存在于文件缓存中， 就直接读取文件缓存。 对于写操作， 会先将修改提交到文件缓存中， 在合适的时机或者过一段时间后， 操作系统才会将改动提交到磁盘上。
Linux提供了三个同步数据的函数：

• 1、sync函数将所有修改过的块缓存写入磁盘，阻塞调用，等到写操作完成；
• 2、fsync函数将文件描述符fd修改的缓存(数据和属性)写入磁盘，并且等待写磁盘操作结束才返回；
• 3、fdatasync函数将文件描述符fd修改的数据部分写入磁盘而不同步更新文件属性，并且等待写磁盘操作结束才返回；

🎄二、sync、syncfs

✨2.1 sync、syncfs函数介绍

函数原型：

#include <unistd.h>
void sync(void);
int syncfs(int fd);

sync()会将对文件元数据和数据的所有缓冲修改写入底层文件系统。sync()一直都会调用成功的。

syncfs()是Linux特有的，与sync()类似，但只同步包含打开文件描述符fd引用的文件的文件系统。syncfs()成功返回0，失败返回 -1。

✨2.2 sync、syncfs函数使用例子

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main()
{
   
	int fd = open("./sync_test", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0775);
	write(fd, "this is sync test\n", strlen("this is sync test\n"));
	sync();
	syncfs(fd);
	close(fd);
	return 0;
}

🎄三、fsync

✨3.1 fsync 函数介绍

函数原型：

#include <unistd.h>
int fsync(int fd);
//成功返回0，失败返回 -1

fsync()将文件描述符fd引用的文件的所有修改后的核心数据（即修改后的缓冲区缓存页）传输（“刷新”）到磁盘设备（或其他永久存储设备），以便即使系统崩溃或重新启动，也可以检索到所有更改的信息。这包括写入或刷新磁盘缓存（如果存在）。该调用将被阻止，直到设备报告传输已完成。

除了刷新文件数据外，fsync()还刷新与文件相关联的元数据信息（请参阅inode（7））。

调用fsync()并不一定能确保包含该文件的目录中的条目也已到达磁盘。为此，还需要在目录的文件描述符上显式fsync()。

注意： fsync可用于数据库这样的应用程序，这种应用程序需要确保将修改过的块立即写到磁盘上。

✨3.2 fsync 函数使用例子

// fsync.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main()
{
   
	int fd = open("./fsync_test", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0775);
	write(fd, "this is fsync test\n", strlen("this is fsync test\n"));
	fsync(fd);
	close(fd);
	return 0;
}

🎄四、fdatasync

✨4.1 fdatasync 函数介绍

函数原型：

#include <unistd.h>
int fdatasync(int fd);
//成功返回0，失败返回 -1

fdatasync()类似于fsync()，但不会刷新修改后的元数据，除非需要该元数据才能正确处理后续的数据检索。例如，对st_atime或st_mtime的更改（分别为上次访问的时间和上次修改的时间；请参见inode（7））不需要刷新，因为它们不需要正确处理后续读取的数据。另一方面，对文件大小（st_size，如ftruncate（2）所做）的更改将需要元数据刷新。

fdatasync()的目的是减少不需要所有元数据都与磁盘同步的应用程序的磁盘活动。

✨4.2 fdatasync 函数使用例子

// fdatasync.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main()
{
   
	int fd = open("./fdatasync_test", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0775);
	write(fd, "this is fdatasync test\n", strlen("this is fdatasync test\n"));
	fdatasync(fd);
	close(fd);
	return 0;
}

🎄五、总结

本文介绍文件数据的同步的几个函数 sysc、syscfs、fsync 和 fdatasync。

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