linux下數據同步、回寫機制分析

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一、前言
在linux2.6.32之前，linux下數據同步是基於pdflush線程機制來實現的，在linux2.6.32以上的版本，內核徹底刪掉了pdflush機制，改爲了基於per-bdi線程來實現數據同步，與pdflush線程相比，在per-bdi線程機制中，每個後備存儲器擁有自己唯一的回寫線程，數據同步時需要更少的線程、也不會有多個pdflush對同一個後備存儲器進行回寫的競態問題，回寫的效率更高。

二、初始化默認的後備存儲器default_backing_dev_info

static 
int __init default_bdi_init(void)
{
    int err;

    /*創建同步每個後備存儲器的超級塊的線程*/
    sync_supers_tsk = kthread_run(bdi_sync_supers,
NULL, 
"sync_supers");
    BUG_ON(IS_ERR(sync_supers_tsk));

  /*初始化一個定時器，該定時器控制同步超級塊的週期，每隔dirty_writeback_interval去喚醒一次sync_supers_tsk，從而同步超級塊。
    dirty_writeback_interval可以通過修改/proc/sys/vm/下的dirty_writeback_centisecs來修改，默認值是500，單位是10ms
    定時器函數sync_supers_timer_fn用於喚醒同步超級塊的線程sync_supers_tsk，並且更新定時器的到期時間，具體實現如下*/
    setup_timer(&sync_supers_timer, sync_supers_timer_fn, 0);
    /*用於更新定時器的到期時間，詳見下面代碼。*/
    bdi_arm_supers_timer();

    /*初始化default_backing_dev_info的成員變量，初始化相關的鏈表，相關的變量賦初值等操作，請讀者自行閱讀。*/
    err = bdi_init(&default_backing_dev_info);
    if (!err)
      /*調用bdi_register註冊默認的後備存儲器default_backing_dev_info到bdi_list鏈表，並創建默認的backing_dev_info管理線程，
        用於管理其他的後備存儲器的數據同步線程的創建和銷燬，所有的後備存儲器在初始化時都會調用bdi_register註冊到bdi_list鏈表中。
        bdi_register詳見下文分析。*/
        bdi_register(&default_backing_dev_info,
NULL, 
"default");

    /*初始化空的後備存儲器，可以忽略。*/
    err = bdi_init(&noop_backing_dev_info);

    return err;
}

sync_supers_timer_fn函數喚醒超級塊數據同步線程，然後重設定時器。

static 
void sync_supers_timer_fn(unsigned 
long unused)
{
    wake_up_process(sync_supers_tsk);
    bdi_arm_supers_timer();
}

bdi_arm_supers_timer函數重設定時器

void bdi_arm_supers_timer(void)
{
    unsigned long next;

    if (!dirty_writeback_interval)
        return;

    next = msecs_to_jiffies(dirty_writeback_interval
* 10) 
+ jiffies;
    mod_timer(&sync_supers_timer, round_jiffies_up(next));
}

三、bdi_register()函數分析
bdi_register函數用於註冊後備存儲器到全局鏈表bdi_list上，並且判斷如果是默認的後備存儲器default_backing_dev_info則創建bdi-default線程，用於管理創建或銷燬所有後備存儲器相關的同步回寫線程。

int bdi_register(struct backing_dev_info
*bdi, 
struct device *parent,
        const 
char *fmt,
...)
{
    va_list args;
    struct device 
*dev;

    if (bdi->dev)    /* The driver needs to use separate
queues per device */
        return 0;

    va_start(args, fmt);
    dev = device_create_vargs(bdi_class, parent, MKDEV(0,
0), bdi, fmt, args);
    va_end(args);
    if (IS_ERR(dev))
        return PTR_ERR(dev);

    bdi->dev
= dev;

    /*
     * Just start the forker thread for our default backing_dev_info,
     * and add other bdi's to the list. They will get a thread created
     * on-demand when they need it.
     */
    if (bdi_cap_flush_forker(bdi))
{
        struct bdi_writeback 
*wb = &bdi->wb;

        wb->task
= kthread_run(bdi_forker_thread, wb,
"bdi-%s",
                        dev_name(dev));
        if (IS_ERR(wb->task))
            return PTR_ERR(wb->task);
    }

    bdi_debug_register(bdi, dev_name(dev));
    set_bit(BDI_registered,
&bdi->state);

    spin_lock_bh(&bdi_lock);
    list_add_tail_rcu(&bdi->bdi_list,
&bdi_list);
    spin_unlock_bh(&bdi_lock);

    trace_writeback_bdi_register(bdi);
    return 0;
}