文件系统如何在断电或内核崩溃后维持结构一致性

# 核心结论

文件系统要在断电或内核崩溃后维持一致性，必须控制数据块、元数据和目录项的持久化顺序，并提供可恢复的提交边界。日志、写时复制、校验和与显式同步分别解决不同问题：日志主要帮助恢复结构一致性，写时复制避免直接覆盖旧结构，校验和用于发现损坏，同步操作用于让应用明确要求数据推进到持久层。写入系统调用成功只表示数据已被内核接受，通常不等于已经写入非易失介质；原子重命名也只保证名字切换不存在可见中间态，不自动提供断电后的持久性。

# 底层机制

应用写入文件时，数据一般先进入页缓存，系统调用可在实际设备写入完成前返回。创建文件、扩展长度、分配数据块和更新目录项又涉及多处元数据。如果设备只持久化其中一部分，可能出现目录指向