【Linux编程】如何保证数据存文件不丢失

前言

    最近在项目开发中遇到一个问题，就是打开文件，然后调用write()将数据写到文件中，然后对设备进行重启，起来之后发现写入的数据都丢失了。

原因分析

    Linux编程中使用write()函数写数据到文件中时，其实数据不会马上写入磁盘，而是会经过层层缓存。这些缓存的存在是为了加速读写操作，因为直接读写磁盘效率是很低的。但是缓存也会带来一些数据丢失的问题。所以我们要确保及时将数据落盘。

I/O缓存机制

通过下面一张图来看看缓存机制:

上图说明了应用程序到磁盘的数据流，以及经过的缓冲区。从图中可以看出用户空间和内核空间都有缓存。

• 用户空间缓存
  

应用本身的缓存是开发者自己控制的，我们就不说了。我们来看一下库维护的缓存，比如C标准库stdio就维护着一个缓冲区，我们使用printf时要在末尾加上'\n' , 或者fflush()方法强制刷新。否则是不会输出的，这就是库维护的缓存。

• 内核空间缓存

应用程序使用系统调用write()会将数据写入内核缓冲区。系统提供了三个系统调用来执行刷新内核缓冲区：sync，fsync，fdatasync。

void sync(void)
void fsync(int filedes)
void fdatasync(int filedes)

在Linux中sync和fsync功能差不多，都是保证数据落盘后返回，前者是对所有文件，后者则是对指定的文件。

fdatasync功能也类似，只是fdatasync不一定需要刷新文件的元数据部分到存储设备。元数据指的就是修改日期，文件长度等数据。

解决方案

为了保证数据及时落盘，防止数据丢失，有两种方案:

（1）写完数据后调用sync，fsync，fdatasync之一，根据自己的需要来调用。

（2）使用open()打开文件时，可以设置标志位：O_SYNC或O_DSYNC。

fd = open( "file" , O_RDWR | O_CREAT | O_SYNC , S_IRUSR | S_IWUSR);

设置O_SYNC相当于每次write()后自动调用fsync()。

设置O_DSYNC相当于每次write()后自动调用fdatasync()。

参考资料:

《UNIX环境高级编程》

https://lwn.net/Articles/457667/