NTFS下带无缓冲、直写标志的WriteFile运行时崩溃/BSOD的写入结果如何

结论前置 #

在你描述的NTFS默认配置、开启FILE_FLAG_NO_BUFFERING | FILE_FLAG_WRITE_THROUGH | FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS标志、10MB分片对齐写入、不考虑断电的场景下，故障发生时正在写入的10MB分片可能出现完全写入、完全未写入、部分写入三种状态，具体取决于故障发生时IO请求的执行阶段，分场景说明如下：

应用崩溃/异常终止场景 #

同步WriteFile调用需要等所有拆分后的小块IO全部写入磁盘后才会返回成功，异步WriteFile则需要等IO完成通知触发才代表写入完成：

• 若故障发生时，所有拆分后的IO均已完成写入：分片完全写入
• 若故障发生时，所有IO均未下发到磁盘控制器：分片完全未写入
• 若故障发生时，部分IO已经下发到磁盘并完成写入，剩余IO还在内核态队列中：内核会直接丢弃未下发的IO，已经完成写入的部分不会回滚，最终出现部分写入的状态

注：应用崩溃时系统内核仍正常运行，不会中断已经下发到磁盘控制器的IO执行，已经下发的IO一定会完成写入。

Windows蓝屏（BSOD）场景 #

BSOD发生时系统会立即停止所有内核态和用户态任务的执行，不再处理任何IO队列中的请求：

• 若故障发生时，所有拆分后的IO均已下发到磁盘控制器并完成：分片完全写入
• 若故障发生时，所有IO均未下发到磁盘控制器：分片完全未写入
• 若故障发生时，部分IO已经下发到磁盘：已经下发的IO会被磁盘正常执行完成（不考虑断电的前提下磁盘供电正常，不受系统蓝屏影响），未下发的IO直接丢失，最终出现部分写入的状态

补充说明 #

NTFS默认只保证文件系统元数据的事务原子性，不会对普通用户数据的写入提供跨扇区的原子性保证，大于单个扇区的写入如果中途被打断，就会出现部分写入的情况。如果需要保证10MB分片的写入原子性，需要借助事务性NTFS（TxFS）相关接口实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者morthy