这篇文章将以简单易懂的方式带你了解 Linux 系统中的磁盘读写操作。无论你是开发者还是系统管理员，掌握这些基础知识都会对你处理系统性能和数据安全有很大帮助。
1. 文件读写的基本概念
当你在电脑上保存一个文件时，背后到底发生了什么？系统需要将数据写入磁盘，而这一过程就叫做“磁盘 I/O”。在 Linux 中，有两种主要的文件读写方式：
缓冲式 I/O
• 就像写信前打草稿
• 系统会先将数据写入内存缓存，再批量写入磁盘
• 优点：速度快，减少对磁盘的频繁操作
• 缺点：断电或系统崩溃可能导致数据丢失
直接 I/O
• 就像直接在信纸上写字，不经过草稿
• 数据直接写入磁盘，开启 O_DIRECT 标志即可使用
• 优点：数据更安全
• 缺点：写入速度较慢
2. 数据安全：如何确保数据真的保存到磁盘？
为了确保数据写入后不会丢失，Linux 提供了一些系统调用来强制数据写入磁盘：
fsync() – 最可靠的方式
fsync(file_descriptor); // 确保数据写入磁盘
• 等待数据完整写入磁盘后才返回
• 类似于确认信件已投递到邮局
fdatasync() – fsync 的轻量级版本
• 只确保文件数据部分写入磁盘，而不更新修改时间等元数据
• 性能比 fsync() 更优，适合对元数据要求不高的场景
3. 异步操作：提升文件操作的效率
在现代系统中，异步 I/O 可以有效提高磁盘操作效率，常见的方式包括：
1. io_uring
• 最新的异步 I/O 框架，性能优异，功能强大
• 支持多种复杂的 I/O 操作，是未来 Linux I/O 的趋势
2. aio（异步 I/O）
• 传统的异步 I/O 系统，支持基本的非阻塞读写
• 相较 io_uring 功能略有不足，但依旧实用
3. epoll
• 虽主要用于网络 I/O，但也支持文件操作
• 配置简单，但功能相对较少
4. 文件系统的选择
为不同的场景选择合适的文件系统可以带来性能上的提升：
XFS – 推荐选择
• 性能优秀，尤其适合数据库应用
• 对于大文件的读写有很好的支持
Ext4 – 可靠的默认选择
• Linux 系统的默认文件系统，性能稳定，适用广泛
• 能很好地满足大部分常规使用场景
总结
理解 Linux 磁盘 I/O，建议从基础的文件操作开始，逐步深入，不断积累经验。在实际开发中，确保数据的可靠性比追求极致性能更重要，切记。
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