上文最后留了两个问题：
1. write只是将数据写入内核缓存就返回了，并没有写入磁盘，如何证明？
2. 数据既然只是写入内核缓存，那数据什么时候写入磁盘？有哪些影响因素？可否改变？本文就讨论下这两个问题。
1. 脏页概念
因为硬盘的读写速度远赶不上内存的速度，系统就把读写比较频繁的数据事先放到内存中，以提高读写速度，这就叫高速缓存，linux是以页作为高速缓存的单位，当进程修改了高速缓存里的数据时，该页就被内核标记为脏页，内核将会在合适的时间把脏页的数据写到磁盘中去，以保持高速缓存中的数据和磁盘中的数据是一致的。
根据脏页的定义，write函数将数据写入内核缓存，然后返回。此时，数据还未写入磁盘，即内存数据与磁盘数据不一致，这时就会产生脏页。
2. 查看脏页
write函数返回时，数据在内存中会标记为脏页，如果能看到脏页的大小，并且与write写的数据大小一致，第一个问题则得到证明。
如何查看脏页大小呢？其实很简单：cat /proc/meminfo就可以做到。
1xzkj@xzkj:~$ cat /proc/meminfo
2MemTotal: 1514724 kB
3MemFree: 404436 kB
4MemAvailable: 1118264 kB
5Buffers: 273244 kB
6Cached: 502964 kB
7SwapCached: 160 kB
8Active: 578192 kB
9Inactive: 307812 kB
10Active(anon): 89016 kB
11Inactive(anon): 24160 kB
12Active(file): 489176 kB
13Inactive(file): 283652 kB
14Unevictable: 0 kB
15Mlocked: 0 kB
16SwapTotal: 1570812 kB
17SwapFree: 1570580 kB
18Dirty: 0 kB
19Writeback: 0 kB
20AnonPages: 109632 kB
21Mapped: 98840 kB
22Shmem: 3384 kB
23
输出的第18行，即为系统当前脏页大小。
3. 脏页实验 1//test.c
2#include <stdio.h>
3#include <sys/types.h>
4#include <sys/stat.h>
5#include <fcntl.h>
6#include <string.h>
7#include <stdlib.h>
8
9
10#define LEN 50*1024*1024
11
12int main()
13{
14 int fd;
15 char *buf = malloc(LEN);
16 if (buf == NULL)
17 return -1;
18
19 memset(buf,0x5a,LEN);
20
21 fd = open("123.txt",O_RDWR|O_CREAT,666);
22 if (fd < 0)
23 return -1;
24
25 write(fd,buf,LEN);
26 //延时以便查看脏页
27 sleep(15);
28
29 free(buf);
30
31 close(fd);
32
33 return 0;
34}
测试代码中，我们向文件写入50MB数据，write后故意延迟15s，然后立刻通过上述命令查看脏页。测试结果：1xzkj@xzkj:~$ cat /proc/meminfo | grep Dirty
2Dirty: 51200 kB
可以看到脏页大小刚好等于50MB。那如何清空脏页呢？即如何快速把数据写入磁盘。可以使用 sync 命令。
1xzkj@xzkj:~$ sync
2xzkj@xzkj:~$ sync
3xzkj@xzkj:~$ cat /proc/meminfo | grep Dirty
4Dirty: 0 kB
4. fsync实验
fsync函数可同步数据到磁盘，并等待写磁盘结束后才返回。我们做个实验验证下。
1//test.c
2#include <stdio.h>
3#include <sys/types.h>
4#include <sys/stat.h>
5#include <fcntl.h>
6#include <string.h>
7#include <stdlib.h>
8
9
10#define LEN 50*1024*1024
11
12int main()
13{
14 int fd;
15 char *buf = malloc(LEN);
16 if (buf == NULL)
17 return -1;
18
19 memset(buf,0x5a,LEN);
20
21 fd = open("123.bin",O_RDWR|O_CREAT,666);
22 if (fd < 0)
23 return -1;
24
25 write(fd,buf,LEN);
26
27 //write返回后,立刻调用fsync
28 fsync(fd);
29
30 //延时以便查看脏页
31 sleep(15);
32
33 free(buf);
34
35 close(fd);
36
37 return 0;
38}
测试代码里，write返回后，立刻调用fsync，然后延时，查看脏页大小
实验结果：
1xzkj@xzkj:~$ cat /proc/meminfo | grep Dirty
2Dirty: 4 kB
根据实验，fsync确实可将数据同步到磁盘。
5. sync实验
1//test.c
2#include <stdio.h>
3#include <sys/types.h>
4#include <sys/stat.h>
5#include <fcntl.h>
6#include <string.h>
7#include <stdlib.h>
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9
10#define LEN 50*1024*1024
11
12int main()
13{
14 int fd;
15 char *buf = malloc(LEN);
16 if (buf == NULL)
17 return -1;
18
19 memset(buf,0x5a,LEN);
20
21 fd = open("123.bin",O_RDWR|O_CREAT);
22 if (fd < 0)
23 return -1;
24
25 write(fd, buf ,LEN);
26
27 //fwrite返回后,立刻调用fsync
28 sync(fd);
29
30 //延时以便查看脏页
31 sleep(15);
32
33 free(buf);
34
35 close(fd);
36
37 return 0;
38}
sync函数也可将数据刷新到磁盘，我们也来做个实验验证下。
结果：
1xzkj@xzkj:~$ cat /proc/meminfo | grep Dirty
2Dirty: 0 kB
6. 脏页回写参数
write将数据写入内核缓存后，就返回了。那内核缓存里的数据什么时候写入磁盘呢？这由脏页回写参数决定。那如何查看这些参数呢？内核参数的查看与配置可使用sysctl命令：
1xzkj@xzkj:~$ sysctl -a 2>/dev/null| grep dirty
2vm.dirty_background_bytes = 0
3vm.dirty_background_ratio = 5
4vm.dirty_bytes = 0
5vm.dirty_expire_centisecs = 3000
6vm.dirty_ratio = 10
7vm.dirty_writeback_centisecs = 500
8vm.dirtytime_expire_seconds = 43200
其中：
vm.dirty_background_ratio：表示当文件系统缓存脏页数量达到系统内存百分之多少时（如5%）就会触发pdflush/flush/kdmflush等后台回写进程运行，将一定缓存的脏页异步地刷入外存，dirty_background_bytes与此类似，只是通过字节数来设置；
vm.dirty_ratio：绝对脏数据限制，当文件系统缓存脏页数量达到系统内存百分之多少时（如10%），新的IO请求将被阻塞，直到脏页数据写入磁盘；
vm.dirty_expire_centisecs：脏数据存活时间，单位为百分之一秒，上述是30秒；
dirty_writeback_centisecs：多长时间进行一次脏数据写操作。
7. 脏数据参数实验
1//test.c
2#include <stdio.h>
3#include <sys/types.h>
4#include <sys/stat.h>
5#include <fcntl.h>
6#include <string.h>
7#include <stdlib.h>
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10#define LEN 50*1024*1024
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12int main()
13{
14 int fd;
15 char *buf = malloc(LEN);
16 if (buf == NULL)
17 return -1;
18
19 memset(buf,0x5a,LEN);
20
21 fd = open("123.bin",O_RDWR|O_CREAT);
22 if (fd < 0)
23 return -1;
24
25 write(fd, buf ,LEN);
26
27 //延时以便查看脏页
28 sleep(15);
29
30 free(buf);
31
32 close(fd);
33
34 return 0;
35} 还是刚开始的脏页实验代码，write后等待15s，上述实验中能够看到脏页数据大小为50MB。这里，我们更改脏页回写参数，将脏页存活时间改为1秒，即write返回1秒后，脏页数据将被刷入磁盘。
1xzkj@xzkj:~$ sudo sysctl -w vm.dirty_expire_centisecs=100
2vm.dirty_expire_centisecs = 100
1xzkj@xzkj:~$ cat /proc/meminfo | grep Dirty
2Dirty: 0 kB
可以看到，此时没有调用fsync或sync函数，脏页数据大小仍旧为0。即我们设置 的脏页回写参数起作用了。
至此，文件开始部分提出的两个问题，都已解决^_^。
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