Linux页面缓存一致性

Question

我有几个关于Linux页面缓存的一般性问题。据我所知，块设备上的块至少有三种方法可以与页面缓存中的块缓冲区相关：

1. 通过磁盘设备文件，例如，/dev/sda
2. 通过分区设备文件，例如，/dev/sda1
3. 由一个常规文件，例如，/home/me/hello

假设/dev/sda1包含一个典型的linux文件系统，比如ext2，它安装在/上，/home文件夹在这个文件系统中。

这三种方法具有不同的页面缓存，因为它们的address_space对象嵌入在不同的inode对象中：

1. bdev特殊文件系统的inode，用于/dev/sda
2. bdev特殊文件系统的inode，用于/dev/sda1
3. ext2文件系统的inode，用于/home/me/hello

下面是一些问题：

1. 我认为super_block对象只分配给一个挂载的文件系统，而且由于bdev并没有真正安装到任何地方，所以它没有super_block对象。因此，当writeback_inodes()在super_block对象上循环并搜索脏的inode时，会丢失上面方法1和方法2中的页面缓存，因此需要手动同步到磁盘？
2. 在上述三种方法中，用户是否有可能在磁盘上读写属于文件/home/me/hello的块，从而使三个页面缓存中的内容不同步？我可以在内核2.6.11代码中看到，在方法3中编写文件是很费劲的，它等待设备缓存同步，然后继续进行，尽管这个设备可以是磁盘设备(方法1)，也可以是分区设备(方法2)，但不能两者兼而有之。我也没有在内核5.3中找到类似的代码：

等待设备缓存的代码：

static int __block_prepare_write(struct inode *inode, struct page *page,
        unsigned from, unsigned to, get_block_t *get_block)
{
    ...
    unmap_underlying_metadata(bh->b_bdev, bh->b_blocknr);
    ...
}

void unmap_underlying_metadata(struct block_device *bdev, sector_t block)
{
    ...
    old_bh = __find_get_block_slow(bdev, block, 0);
    if (old_bh) {
        clear_buffer_dirty(old_bh);
        wait_on_buffer(old_bh);
        clear_buffer_req(old_bh);
        __brelse(old_bh);
    }
}

linux内核仍然是新的，因此这些问题可能没有多大意义。指针很感激！

Answer 1

将对文件系统上的文件的写入(或读取)与对文件系统所在的块设备的写入(或读取)混合起来是不正常的。后者仅用于创建分区或在分区上创建文件系统等任务。

在创建和挂载文件系统时，写入块设备可以使缓存不同步，但这并不是唯一的问题:绕过文件系统并直接写入块设备是破坏文件系统的一种肯定方法。

写到块设备是只有根可以做的事情。Linux为root提供了很多方法来自投罗网，并且假设您可以相信root不会这样做。

Answer 2

Q1 ...，因为bdev并没有真正挂载到任何地方，所以它没有super_block对象。因此，当writeback_inodes()在super_block对象上循环并搜索脏的inode时，将忽略方法1&2中的页面缓存( ... )。

linux/v5.3/source/fs/block_dev.c:841

struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);

void __init bdev_cache_init(void)
{
    int err;
    static struct vfsmount *bd_mnt;

    bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
            0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
                SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
            init_once);
    err = register_filesystem(&bd_type);
    if (err)
        panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
    bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
    if (IS_ERR(bd_mnt))
        panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
    blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
}