从扇区读取磁盘是原子的吗？

Question

据我了解，或多或少所有系统都将写入磁盘作为扇区的原子写入（通常为 512 或 4096 字节）。但是阅读呢？

即如果我有一个使用 read(2) 命令顺序读取文件的进程，是否有可能在我完成读取整个扇区之前覆盖该扇区，或者整个扇区是否以原子操作复制到内存中？

让我们举一个玩具的例子；我有一个有mmap:ed 文件的制作人。这个生产者的任务是在第一个扇区的某个地方写下字母“A”，然后将它移动到另一个位置，仍然在第一个扇区中。由于生产者不知道何时将内存写入磁盘，因此它确保始终在新地址中写入“A”，然后再将其从旧地址中删除。因此，当查看磁盘上的文件时，可能存在 2 个“A”，但绝不会少于 1 个。但考虑一个扇区的读取不是原子的情况（例如，当使用另一个 mmap 和 MAP_SHARED 读取时?)，那么当消费者进程开始读取文件时，“A”可能在扇区的后半部分，但当消费者进程到达扇区的第二部分时，可能会发生新的（原子）写入扇区发生在“A”移动到扇区的前半部分的地方。如果消费者继续阅读该行业的后半部分，它将在该行业的任何地方都看不到任何“A”。使用read(2) 时这仍然存在风险吗？

Answer 1

实际上，NAND 闪存、硬盘和 CD-ROM 将是扇区读取原子，因为硬件无法同时从同一块读取和写入。此外，它们存储每个扇区的校验和，因此任何损坏的写入都将作为读取错误被丢弃。

但是，在您的情况下，这些都不重要，因为 read/write/mmap 在 VFS 上运行，而不是直接在设备上运行。当您从 mmap'd 页面执行 read 时，您会得到该页面的简单非原子副本，它可能确实不会显示“A”。