文件IO_文件同步（附Linux-5.15.10内核源码分析）

**文件IO_文件同步**

在计算机系统中，文件IO是指操作系统与存储设备之间的数据交换。文件同步是指确保数据从写入到磁盘后立即可见于读取程序中。这是一个非常重要的功能，因为它可以防止数据丢失或被覆盖。

在Linux内核中，文件IO和文件同步由多个模块组成。在本文中，我们将分析Linux-5.15.10内核源码中的文件IO和文件同步相关代码。

**1. 文件IO**

在Linux内核中，文件IO是通过VFS（Virtual File System）接口实现的。VFS提供了一个抽象层，使得不同类型的文件系统（如EXT4、XFS等）可以使用相同的API进行操作。

下面是一个简单的例子，演示如何在Linux内核中进行文件IO：

c// file_io_example.c#include 
#include 

int my_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count)
{
 //读取数据到缓冲区 int ret =0;
 struct page *page;

 for (size_t i =0; i < count; i += PAGE_SIZE) {
 page = alloc_page(GFP_KERNEL);
 if (!page)
 return -ENOMEM;

 // 从磁盘读取数据到缓冲区 ret = read_page(page, file->f_path.dentry->d_inode);

 if (ret < 0) {
 free_page(page);
 break;
 }

 // 将数据复制到用户空间 copy_to_user(buf + i, page_address(page), PAGE_SIZE);

 free_page(page);
 }

 return ret;
}

在这个例子中，我们定义了一个名为`my_read`的函数，它负责从磁盘读取数据并将其复制到用户空间。

**2. 文件同步**

文件同步是指确保数据从写入到磁盘后立即可见于读取程序中。在Linux内核中，文件同步由多个模块组成，包括：

* **fsync()函数**: fsync()函数负责将缓冲区中的数据写入到磁盘。它会阻塞直到所有的数据都被写入到磁盘。
* **msync()函数**: msync()函数负责将内存中的数据写入到磁盘。它会阻塞直到所有的数据都被写入到磁盘。

下面是一个例子，演示如何使用fsync()函数进行文件同步：

c// file_sync_example.c#include 
#include 

int my_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count)
{
 // 写入数据到缓冲区 int ret =0;
 struct page *page;

 for (size_t i =0; i < count; i += PAGE_SIZE) {
 page = alloc_page(GFP_KERNEL);
 if (!page)
 return -ENOMEM;

 // 从用户空间读取数据到缓冲区 copy_from_user(page_address(page), buf + i, PAGE_SIZE);

 // 将数据写入到磁盘 ret = write_page(page, file->f_path.dentry->d_inode);

 if (ret < 0) {
 free_page(page);
 break;
 }

 free_page(page);
 }

 return ret;
}

int main()
{
 struct file *file;

 // 打开文件 file = fopen("example.txt", "w");

 // 写入数据到文件 my_write(file, "Hello, world!",13);

 // 强制写入到磁盘 fsync(file->f_path.dentry->d_inode);

 return0;
}

在这个例子中，我们定义了一个名为`my_write`的函数，它负责将数据写入到缓冲区，然后使用fsync()函数强制写入到磁盘。

**3. Linux-5.15.10内核源码分析**

在Linux-5.15.10内核源码中，文件IO和文件同步相关代码主要位于以下几个模块：

* **fs/Makefile**: fs/Makefile是文件系统模块的Makefile，它负责编译文件系统相关的代码。
* **fs/super.c**: super.c是超级块模块，它负责管理文件系统的元数据。
* **fs/inode.c**: inode.c是inode模块，它负责管理文件系统中的inode。
* **fs/file.c**: file.c是文件模块，它负责管理文件IO。

下面是一个例子，演示如何在Linux-5.15.10内核源码中使用fsync()函数进行文件同步：

c// fs/super.cint super_fsync(struct super_block *sb)
{
 // 强制写入到磁盘 return sb->s_op->fsync(sb);
}

在这个例子中，我们定义了一个名为`super_fsync`的函数，它负责使用fsync()函数强制写入到磁盘。

**结论**

文件IO和文件同步是计算机系统中的重要功能。在Linux内核中，文件IO和文件同步由多个模块组成。在本文中，我们分析了Linux-5.15.10内核源码中的文件IO和文件同步相关代码。通过使用fsync()函数强制写入到磁盘，可以确保数据从写入到磁盘后立即可见于读取程序中。

**参考**

* Linux内核文档： />* Linux-5.15.10内核源码： fsync()函数手册页：