缓冲区  写队列 
延迟写（delayed write）
减少磁盘读写次数 
机器故障导致数据丢失
为保证 磁盘文件与缓冲区高速缓存 数据一致性 UNIX系统提供了sync、fsync和fdatasync三个函数

sync 只是将所有修改过的块缓冲区排入写队列，然后就返回，并不等待实际写磁盘操作结束。
通常称为update的系统守护进程会周期性地（一般每隔30秒）调用sync函数 , 定期flush内核的块缓冲区。


fsync 只对文件描述符对应的文件起作用 ，等待写磁盘操作结束，然后返回 ，确保将修改过的块立即写到磁盘上。
除数据外，fsync还会同步更新文件的属性。

fdatasync  与fsync类似 ，只影响文件的数据部分。 

fsync不但更新数据，还会更新元数据——文件的属性，但fdatasync仅更新数据

一般情况下，对硬盘（或者其他持久存储设备）文件的write操作，
更新的只是内存中的页缓存（page cache），而脏页面不会立即更新到硬盘中，而是由操作系统统一调度，
如由专门的flusher内核线程在满足一定条件时（如一定时间间隔、内存中的脏页达到一定比例）内将脏页面同步到硬盘上（放入设备的IO请求队列）。

write调用不会等到硬盘IO完成之后才返回，如果OS在write调用之后、硬盘同步之前崩溃，则数据可能丢失。

#include 
int fsync(int fd);

fsync 确保文件fd所有已修改的内容已经正确同步到硬盘上，该调用会阻塞等待直到设备报告IO完成。


内存映射文件的方式进行文件IO
使用mmap，将文件的page cache直接映射到进程的地址空间，通过写内存的方式修改文件

#incude 
int msync(void *addr, size_t length, int flags)

msync需要指定同步的地址区间，如此细粒度的控制似乎比fsync更加高效（因为应用程序通常知道自己的脏页位置），
但实际上（Linux）kernel中有着十分高效的数据结构，能够很快地找出文件的脏页，使得fsync只会同步文件的修改内容。

fsync性能问题，与fdatasync

fsync不但同步文件的修改内容（脏页），还会同步文件的描述信息（metadata，包括size、访问时间st_atime & st_mtime等等），
因为文件的数据和metadata通常存在硬盘的不同地方，因此fsync至少需要两次IO写操作

Unfortunately fsync() will alwaysalways initialize two write operations: 
one for the newly written data and another one in order to update the modification time stored in the inode. 
If the modification time is not a part of the transaction concept fdatasync() can be used to avoid unnecessary inode disk write operations.
 

当前硬盘驱动的平均寻道时间（Average seek time）大约是3~15ms，
7200RPM硬盘的平均旋转延迟（Average rotational latency）大约为4ms，因此一次IO操作的耗时大约为10ms左右。

#include 
int fdatasync(int fd);

fdatasync的功能与fsync类似，但是仅仅在必要的情况下才会同步metadata，因此可以减少一次IO写操作。

fdatasync does not flush modified metadata unless that metadata is needed in order to allow a subsequent data retrieval to be corretly handled.


文件的尺寸（st_size）如果变化，是需要立即同步的，否则OS一旦崩溃，即使文件的数据部分已同步，由于metadata没有同步，依然读不到修改的内容。
而最后访问时间(atime)/修改时间(mtime)是不需要每次都同步的，只要应用程序对这两个时间戳没有苛刻的要求，基本无伤大雅。
 

open 的参数O_SYNC/O_DSYNC有着和fsync/fdatasync类似的语义：使每次write都会阻塞等待硬盘IO完成。

使用fdatasync优化日志同步


Berkeley DB ，如果开启了AUTO_COMMIT（所有独立的写操作自动具有事务语义）并使用默认的同步级别（日志完全同步到硬盘才返回），
写一条记录的耗时大约为5~10ms级别，基本和一次IO操作（10ms）的耗时相同。

Berkeley DB 对日志文件的处理

1.每个log文件固定为10MB大小，从1开始编号，名称格式为“log.%010d"
2.每次log文件创建时，先写文件的最后1个page，将log文件扩展为10MB大小
3.向log文件中追加记录时，由于文件的尺寸不发生变化，使用fdatasync可以大大优化写log的效率
4.如果一个log文件写满了，则新建一个log文件，只有一次同步metadata的开销