fsync() 和 write() 在不同的线程中答案

【问题标题】：fsync() and write() in different threadsfsync() 和 write() 在不同的线程中
【发布时间】：2014-03-31 11:10:50
【问题描述】：

我正在尝试使用 fsync() 和 write() 编写程序，但 fsync 需要时间来同步数据，但我没有时间等待。我又为 fsync() 做了一个线程这是我的代码：

#include <thread>
void thread_func(int fd) {
    while (1) {
       if(fsync(fd) != 0)
           std::cout << "ERROR fsync()\n";
       usleep(100);
    }
}
int main () {
    int fd = open ("device", O_RDWR | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
        std::cout << "ERROR: open()\n";
        return -1;
    }
    std::thread *thr = new std::thread (thread_func, fd);
    if (thr == nullptr) {
       std::cout << "Cannot create thread\n";
       close (fd);
       return -1;
    }
    while (1) {
       if (write (fd, 'x', 1) < 1)
          std::cout << "ERROR write()\n";
    }
    close(fd);
}

问题是：

当我使用文件描述符在除主线程之外的其他线程中进行 fsync 时，是否需要锁定不同的线程？当我在没有互斥锁的情况下测试我的程序时，它没有问题。当我阅读 fsync 的 man 描述时，它对不同的线程没有任何作用。

【问题讨论】：

标签： c++ c linux io

【解决方案1】：

如果fsync 需要时间，甚至有时会阻塞很短的时间这一事实是一个问题，那么你很可能做错了什么。

通常，您永远都不想致电fsync。这样做是一种严重的反优化，只有在必须确保数据已被写出的情况下才会这样做¹。但是，在这种情况下，您绝对想要 fsync 阻止，这不仅按预期工作，而且是必要的。
只有当fsync 返回时，你才知道它已经完成了它的任务。您知道操作系统已尽最大努力确保数据已被写入，只有这样才能安全地继续。如果你把它卸载到后台线程，你也可以不调用fsync，因为你不知道什么时候可以安全地假设数据已经被写入。

如果启动写入是您的主要目标，您可以在 Linux（异步运行）下使用 sync_file_range，然后在一段时间后调用 fsync。跟进fsync 的原因既是为了确保写入已完成，而且sync_file_range 不会更新元数据，因此除非您严格覆盖文件中已分配的数据，否则您的写入可能在即使数据在磁盘上也会发生崩溃（我无法想象这会如何发生，因为将更多扇区分配给文件必然意味着必须修改元数据，但联机帮助页明确警告此可能发生）。

¹fsync 函数仍然不能（也不能）保证数据在永久存储上，它可能仍然位于缓存层次结构中的某个位置，例如控制器或磁盘的写入缓存。

【讨论】：

FWIW，我不同意你不应该 fsync；如果有什么 fsync() 在 close() 之前应该是关心保留数据的应用程序的例行程序。另外，请参阅sync_file_range 的手册，其中（现在）警告“此系统调用非常危险，不应在可移植程序中使用。” （然后继续解释）。
@CraigRinger：fsync-before-close 有效地禁用了延迟写回，这是默认设置，对于 99.9% 的应用程序来说已经足够了。假设硬件没有遭受灾难性故障，也没有意外断电（UPS？），惰性写回是 100% 可靠的。但是，如果发生灾难性故障，无论如何你都不走运。如果硬盘驱动器在同步中爆炸，我该怎么办？至于sync_file_range，我同意，我的回答也反映了这一点。但是，OP 不能等待fsync，遗憾的是，这是你能得到的最好的东西。

【解决方案2】：

除非您需要线程用于其他用途，否则我建议您使用异步 I/O aio 库：

struct aiocb fsync_cb = {
      .aio_fildes = fd
    , .aio_sigevent = {
        .sigev_notify = SIGEV_NONE
    }
}

aio_fsync(O_SYNC, &fsync_cb);

write 也有一个等效的变体。

struct aiocb write_cb = {
      .aio_fildes = fd
    , .aio_buf = buffer
    , .aio_nbytes = nbytes
    , .aio_offset = offset
    , .aio_sigevent = {
        .sigev_notify = SIGEV_NONE
    }
}

aio_write(&write_cb);

如果您选择不收到任何成功通知，那么您将不得不在某个时间点检查/等待完成：

while (aio_error(&write_cb) == EINPROGRESS);

【讨论】：