第九十五章：写回之道

斩灵期

涉及内核源码：

一

林小源站在页缓存的平原边缘，看到远处有一队身影在忙碌地搬运——它们从平原上取下发光的页面，扛着向远方的磁盘山脉走去。

"那些是写回线程。"页缓存的声音从身后传来，"它们负责把脏页写入磁盘。"

一个身穿灰色工装的身影停下脚步，擦了擦额头上的汗。它的胸口绣着"bdi_writeback"的字样。

"你就是写回线程？"林小源问。

"对。"bdi_writeback 的声音沙哑而疲惫，"每个 BDI——Backing Device Info——都有一个写回线程。我的工作是定期检查脏页，达到阈值就写入磁盘。"

"为什么要定期写入，而不是每次写入都立即写磁盘？"

bdi_writeback 放下肩上的页面，叹了口气："你想想，如果每次 write() 都立即写磁盘，磁盘 I/O 会把系统拖垮。磁盘是整个系统最慢的部件——比内存慢几十倍。所以内核的策略是：先写入页缓存，标记为脏页，积累到一定数量后批量写回。"

"批量操作比逐个操作高效。"林小源点头。

"没错。"bdi_writeback 说，"而且写回的时机有讲究——脏页比例超过 （默认 10%）时，后台开始写回；超过 （默认 20%）时，强制写回，所有新的写入都会被阻塞。"

二

林小源跟着 bdi_writeback 走在通往磁盘山脉的路上。他注意到，有些进程在路边焦急地等待。

"那些是什么进程？"他问。

"它们调用了 。"bdi_writeback 说，"有些应用——比如数据库——需要确保数据真正写入磁盘才算完成。它们调用 ，强制把文件的所有脏页写入磁盘。在写入完成之前， 会阻塞。"

"那 呢？"

"只写数据，不写元数据。"bdi_writeback 说，"比 快一点，因为元数据的写入可以省略。还有 ，把整个系统的所有脏页都写入磁盘——那是最慢的操作。"

林小源看到一个进程调用了 ，bdi_writeback 立刻放下手中的活，优先处理那个进程的文件。几秒钟后，进程满意地离开了。

"你对 有优先级？"林小源问。

"当然。"bdi_writeback 说，"显式请求写回的进程，说明数据对它很重要。我必须优先处理。"

三

林小源注意到 bdi_writeback 的步伐有时快有时慢。

"你在调整速度？"他问。

"是的。"bdi_writeback 说，"写回的频率需要平衡——写回太频繁，磁盘 I/O 太重，系统变慢；写回太慢，脏页积累太多，占用内存，而且断电风险增大。"

"怎么平衡？"

"内核有动态调整机制。"bdi_writeback 说，"根据磁盘的写入速度和脏页的增长速度，动态调整写回频率。如果磁盘写入快，可以多积累一些脏页再写回；如果磁盘写入慢，就更频繁地写回，避免脏页堆积。"

"所以写回是一个自适应的过程。"

"对。"bdi_writeback 看了看远方的磁盘山脉，"我每 5 秒运行一次——这是 的默认值。但实际的写回频率会根据系统状态动态调整。"

林小源看着 bdi_writeback 继续扛着脏页走向磁盘，忽然理解了为什么 Linux 的写入性能看起来那么好——大部分写入操作只是写入内存中的页缓存，真正的磁盘写入被延迟、批量、自适应地处理了。

"延迟是一种艺术。"林小源低声说。

bdi_writeback 回头看了他一眼，微微点头。

/*
 * 写回的触发条件：
 *
 * 1. 定时写回
 *    dirty_writeback_centisecs（默认 5 秒）
 *    bdi_writeback 线程定期运行
 *
 * 2. 脏页比例
 *    dirty_ratio（默认 20%）
 *    脏页占总内存的比例
 *    超过时强制写回
 *
 * 3. 脏页数量
 *    dirty_background_ratio（默认 10%）
 *    后台开始写回的阈值
 *
 * 4. fsync()
 *    进程显式要求写回
 *    确保数据写入磁盘
 *
 * 写回线程：
 *   bdi_writeback — 每个 BDI 一个
 *   flusher threads — 批量写回
 */

printf("=== writeback — 脏页写入磁盘 ===\n\n");

printf("写回的触发条件:\n\n");

printf("1. 定时写回:\n");
printf("   dirty_writeback_centisecs = 500 (5 秒)\n");
printf("   bdi_writeback 线程定期运行\n\n");

printf("2. 脏页比例:\n");
printf("   dirty_ratio = 20%%\n");
printf("   脏页超过总内存 20%% 时强制写回\n\n");

printf("3. 后台写回:\n");
printf("   dirty_background_ratio = 10%%\n");
printf("   脏页超过 10%% 时后台开始写回\n\n");

printf("4. 显式写回:\n");
printf("   fsync(fd): 把文件数据写入磁盘\n");
printf("   fdatasync(fd): 只写数据\n");
printf("   sync(): 把所有脏页写入磁盘\n\n");

printf("--- 写回的过程 ---\n");
printf("1. 进程 write() 写入页缓存\n");
printf("   页面标记为"脏"\n\n");
printf("2. 后台线程检查脏页\n");
printf("   达到阈值时开始写回\n\n");
printf("3. 写回脏页\n");
printf("   把脏页写入磁盘\n");
printf("   清除"脏"标记\n\n");

printf("--- 查看脏页 ---\n");
printf("/proc/meminfo:\n");
printf("  Dirty: 1234 kB\n");
printf("  Writeback: 0 kB\n\n");
printf("vmstat 1:\n");
printf("  wa: I/O 等待时间\n\n");

printf("--- 调优参数 ---\n");
printf("/proc/sys/vm/dirty_ratio\n");
printf("/proc/sys/vm/dirty_background_ratio\n");
printf("/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs\n");
printf("/proc/sys/vm/dirty_expire_centisecs\n");

---

道藏笔记

内核启示

写回是把脏页写入磁盘的机制。为什么不每次 write 都立即写磁盘？因为磁盘是整个系统最慢的部件，每次写入都立即落盘会把系统拖垮。内核的策略是：先写页缓存，标记为脏，积累到一定数量后批量写回。

触发条件有好几种。每 5 秒一次定时写回（dirty_writeback_centisecs 的默认值）。脏页占总内存超过 dirty_background_ratio（默认 10%）时后台开始写回。超过 dirty_ratio（默认 20%）时强制写回，新的写入会被阻塞。还有显式的 fsync()——数据库这类应用需要确保数据真正写入磁盘，会主动调用。

写回线程还会根据磁盘写入速度动态调整频率——磁盘快就多积累一些再写，磁盘慢就更频繁地写，避免脏页堆积。这是一个自适应的过程。

显式写回有三个选择：fsync() 写回文件数据和元数据，fdatasync() 只写数据不写元数据（快一点），sync() 最猛，把系统所有脏页都写入磁盘。

---

破关试炼

写回之试

本章讲后台写回频率时，对应可调的内核参数名是什么？

答对后才能继续滑动和进入下一章。

← 上一回下一回 →