> пусть висит на ожидении завершения I/O. в ядре есть или должен быть такой режим.

Тот кто записывает? Так там есть такой режим, O_DIRECT. А глобально убить кэш ведет к перфомансу "на дворе MSDOS без smartdrv" и к этому пользователи уже не готовы морально как правило.

> это слишком много. 64КБайт вполне достаточно.

Не факт. Размер eraseblock порядка 4..32 мега, erase group и того больше, и в идеале лучше отправлять непрерывными кусками такого порядка по соображениям эффективности. Иначе скорость может просесть дополнительно с всяким write amplification.

> даже если сделают флэшки с большим размером кластера и сектора, больше этой цифры точно не будет.

У флешек намного более крупные "сектора" (erase block) унутрях, порядка 2^N мегабайтов. У продвинутых контроллеров флешек несколько и это еще помножить на число чипов флеша.

> вообще файловые страницы dirty есть смысл отращивать в памяти только при условии,
> что в те же места будут еще и еще записи (чего
> при простом копировании очевидно не будет).

Оно так то имеет смысл отращивать для ускорения работы программ, чтобы приврать им что запись на этот вселенский тормоз уже типа завершена и юзер не фтыкал на это в блокирующем режиме. А потом в фоне скинуть по мере возможности. Без данного механизма разве что DOS работал - и это сильно медленнее было. Почти все многозадачки это так или иначе реализуют.