多进程场景下Linux常规文件原子性：是否会出现新旧值反复切换？

场景背景 #

进程A通过多次调用write(2)写入数据，在执行close、fsync(2)或fdatasync(2)刷盘前，进程B对同一写入区域调用read(2)读取：

• POSIX.1标准保证同一系统下进程B只会看到完整的写入内容，但实际常见文件系统（如ext4）有时会出现撕裂写入（是否发生取决于页大小）。
• 由于极少有文件是通过单次write完成写入的，无锁场景下需要处理新旧数据混合的撕裂情况，甚至可能出现零值区域。

核心问题 #

在可靠本地文件系统中，执行fsync前，进程是否可能先看到新值，再看到旧值，之后又回到新值（即“时间回溯”现象）？（假设数据由HMAC等机制保护，可避免撕裂边界的系统输出被误判为真实值）

不会出现这种“时间回溯”现象，核心原因如下：

• 从内存页缓存的机制来看，Linux文件系统的页缓存采用写时复制+单版本结构：当进程A发起写入时，会先修改页缓存中的对应页面（若页面原本只读，会先复制出可写私有页），一旦修改完成，后续所有对该页面的读取（包括进程B的read）都会看到更新后的内容，不会再回退到旧版本。
• 所谓“撕裂写入”是指部分页面被刷到磁盘后，后续读取可能混合内存中未刷盘的新页面和磁盘上的旧页面，但这是“新旧混合”而非“时间回溯”——你可能先看到部分新数据，再看到另一部分旧数据，但不会出现已经看到过的新数据又变回旧数据的情况。
• POSIX标准的“完整写入”保证，是指单个write调用写入的字节要么全部可见，要么全部不可见，但多次write的结果是按顺序叠加的，一旦某段数据的页缓存被更新，就不会再回到之前的状态。

简单总结：页缓存的更新是单向的，一旦某块内存中的数据被修改，后续读取只会看到这个新版本或更晚的版本，绝不会倒退回旧版本。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dan