શું લિનક્સ પાવર આઉટેજની ઘટનામાં ક્રમિક ફાઇલ લખવાનું વચન આપે છે?

પાવર નિષ્ફળતા દરમિયાન ફાઇલ લખવાની ટકાઉપણું સમજવી

કલ્પના કરો કે તમે ફાઇલમાં ડેટાના બે મહત્વપૂર્ણ ટુકડાઓ લખી રહ્યાં છો, અને અચાનક પાવર જતો રહે છે. શું Linux અથવા તમારી પસંદ કરેલી ફાઇલસિસ્ટમ ખાતરી કરશે કે જ્યાં સુધી પ્રથમ પૂર્ણ ન થાય ત્યાં સુધી તમારું બીજું લખાણ સ્ટોરેજમાં દેખાશે નહીં? આ એક એવો પ્રશ્ન છે કે જ્યાં સુધી આપત્તિ ન આવે ત્યાં સુધી ઘણા વિકાસકર્તાઓ અવગણના કરે છે. 🛑

ડેટા અખંડિતતાને હેન્ડલ કરતી વખતે ફાઇલની ટકાઉપણું નિર્ણાયક છે, ખાસ કરીને જ્યારે પાવર નિષ્ફળતા અથવા ક્રેશ થાય છે. POSIX-સુસંગત સિસ્ટમો અથવા ext4 જેવી સામાન્ય ફાઇલસિસ્ટમ સાથે કામ કરતી વખતે આ પ્રશ્ન વધુ દબાવતો બની જાય છે. શું લખાણો ક્રમિક અને પરમાણુ હોવાની બાંયધરી છે, અથવા તમારે વધારાની સાવચેતીઓની જરૂર છે?

દાખલા તરીકે, બે નૉન-ઓવરલેપિંગ ભાગોમાં ફાઇલમાં મોટી એપ્લિકેશન લખવાના લોગ અથવા માળખાગત ડેટાને ધ્યાનમાં લો. સ્પષ્ટ ગેરંટી વિના, ત્યાં જોખમ છે કે બીજા લેખનો ભાગ ડિસ્કમાં ઝૂકી જાય છે, જે ફાઇલને અસંગત સ્થિતિમાં છોડી દે છે. આ દૂષિત ડેટાબેસેસ, ખોવાયેલા વ્યવહારો અથવા અપૂર્ણ રેકોર્ડ તરફ દોરી શકે છે. 😓

આ લેખ અન્વેષણ કરે છે કે શું POSIX, Linux, અથવા આધુનિક ફાઇલસિસ્ટમ જેમ કે ext4 ગેરેંટી ફાઇલ લખવાની ટકાઉપણું અને ઓર્ડરિંગ. અમે એ પણ નિર્ધારિત કરીશું કે શું લખવા વચ્ચે fsync() અથવા fdatasync() નો ઉપયોગ કરવો એ ડેટાની અસંગતતાને રોકવા માટેનો એકમાત્ર ભરોસાપાત્ર ઉપાય છે.

ફાઇલ લખવાની ટકાઉપણું સમજવી અને ડેટા સુસંગતતાની ખાતરી કરવી

અગાઉ રજૂ કરાયેલી સ્ક્રિપ્ટોમાં, જ્યારે પાવર નિષ્ફળતા જેવી અણધારી ઘટનાઓ બને ત્યારે અમે Linux ફાઈલ રાઈટ્સમાં ટકાઉપણું ગેરંટીના મુદ્દાને સંબોધિત કર્યો હતો. ફોકસ એ સુનિશ્ચિત કરવા પર હતું કે ડેટાનો બીજો બ્લોક, ડેટા2, સ્ટોરેજ માટે ચાલુ રહેશે નહીં સિવાય કે પ્રથમ બ્લોક, ડેટા1, પહેલેથી જ સંપૂર્ણપણે લખવામાં આવ્યું હતું. ઉકેલ કાળજીપૂર્વક પસંદ કરેલ સિસ્ટમ કૉલ્સના સંયોજન પર આધાર રાખે છે, જેમ કે લખો અને fsync, અને ફાઇલસિસ્ટમ વર્તણૂકો. પ્રથમ સ્ક્રિપ્ટ કાર્યરત fsync બે ક્રમિક રાઇટ્સ વચ્ચે બાંયધરી આપવા માટે કે data1 ને ડેટા2 લખવા માટે આગળ વધતા પહેલા ડિસ્ક પર ફ્લશ કરવામાં આવે છે. આ ડેટાની અખંડિતતાને સુનિશ્ચિત કરે છે, ભલે સિસ્ટમ પ્રથમ લખ્યા પછી ક્રેશ થાય.

ચાલો તેને વધુ તોડીએ: ધ લખો ફંક્શન ફાઈલ પોઈન્ટરને સંશોધિત કર્યા વગર ફાઈલમાં ઉલ્લેખિત ઓફસેટ પર લખે છે. આ ખાસ કરીને બિન-ઓવરલેપિંગ રાઇટ્સ માટે ઉપયોગી છે, જેમ કે અહીં દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જ્યાં બે ડેટા બ્લોક અલગ ઑફસેટ્સ માટે લખવામાં આવે છે. સ્પષ્ટપણે ઉપયોગ કરીને fsync પ્રથમ લખ્યા પછી, અમે ઑપરેટિંગ સિસ્ટમને દ્રઢતા સુનિશ્ચિત કરીને, ફાઇલની બફર કરેલી સામગ્રીને ડિસ્ક પર ફ્લશ કરવા દબાણ કરીએ છીએ. fsync વિના, ડેટા મેમરીમાં રહી શકે છે, પાવર નિષ્ફળતા દરમિયાન નુકશાન માટે સંવેદનશીલ. જટિલ લોગ એન્ટ્રી લખવાની અથવા ડેટાબેઝના ભાગને સાચવવાની કલ્પના કરો - જો પ્રથમ ભાગ અદૃશ્ય થઈ જાય, તો ડેટા અસંગત બની જાય છે. 😓

બીજી સ્ક્રિપ્ટમાં, અમે ના ઉપયોગની શોધ કરી O_SYNC માં ધ્વજ ખુલ્લું સિસ્ટમ કૉલ. આ ફ્લેગ સક્ષમ સાથે, દરેક લેખન કામગીરી મેન્યુઅલની જરૂરિયાતને દૂર કરીને, સંગ્રહમાં ડેટાને તરત જ ફ્લશ કરે છે fsync કૉલ્સ આ કોડને સરળ બનાવે છે જ્યારે હજુ પણ ટકાઉપણું ગેરંટી સુનિશ્ચિત કરે છે. જો કે, ત્યાં એક ટ્રેડ-ઓફ છે: O_SYNC નો ઉપયોગ કરવાથી પર્ફોર્મન્સ પેનલ્ટી થાય છે કારણ કે સિંક્રનસ રાઇટ્સમાં બફર્ડ રાઇટ્સની સરખામણીમાં વધુ સમય લાગે છે. આ અભિગમ એવી સિસ્ટમો માટે આદર્શ છે જ્યાં વિશ્વસનીયતા કામગીરીની ચિંતાઓ કરતાં વધી જાય છે, જેમ કે નાણાકીય સિસ્ટમ્સ અથવા રીઅલ-ટાઇમ ડેટા લોગિંગ. દાખલા તરીકે, જો તમે સેન્સર ડેટા અથવા ટ્રાન્ઝેક્શન લૉગ્સ સાચવી રહ્યાં છો, તો તમારે દરેક લખાણ એકદમ વિશ્વસનીય હોવું જરૂરી છે. 🚀

પાયથોનમાં લખેલી યુનિટ ટેસ્ટ સ્ક્રિપ્ટે C પ્રોગ્રામને એક્ઝિક્યુટ કર્યા પછી ફાઇલના સમાવિષ્ટોને ચકાસીને આ ઉકેલોને માન્ય કર્યા છે. તે સુનિશ્ચિત કરે છે કે ડેટા1 અને ડેટા2 બંને અપેક્ષા મુજબ લખવામાં આવ્યા હતા. આ પગલું વિવિધ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ફાઇલ કામગીરીના પરીક્ષણના મહત્વને પ્રકાશિત કરે છે. જો તમે પ્રોડક્શન સર્વર પર સમાન સોલ્યુશન જમાવવા માંગતા હો, તો તમારા લખાણોની અખંડિતતા ચકાસવા માટે એકમ પરીક્ષણો મહત્વપૂર્ણ હશે. પરીક્ષણો દ્વારા માન્યતા સાથે fsync ઉપયોગ જેવી મજબૂત કોડિંગ પ્રેક્ટિસને જોડીને, તમે POSIX- સુસંગત સિસ્ટમ્સ પર તમારી ફાઇલ લખવાની ટકાઉપણું અને સુસંગતતાની ખાતરીપૂર્વક ખાતરી કરી શકો છો.

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main() {
    int fd;
    const char *path = "example_file.txt";
    const char *data1 = "First write block";
    const char *data2 = "Second write block";
    size_t size1 = strlen(data1);
    size_t size2 = strlen(data2);
    off_t offset1 = 0;
    off_t offset2 = size1;

    // Open the file
    fd = open(path, O_RDWR | O_CREAT, 0666);
    if (fd == -1) {
        perror("Failed to open file");
        return 1;
    }

    // Perform first write
    if (pwrite(fd, data1, size1, offset1) == -1) {
        perror("Failed to write data1");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // Use fsync to flush the first write to disk
    if (fsync(fd) == -1) {
        perror("fsync failed after data1");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // Perform second write
    if (pwrite(fd, data2, size2, offset2) == -1) {
        perror("Failed to write data2");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // Final fsync to ensure data2 is flushed
    if (fsync(fd) == -1) {
        perror("fsync failed after data2");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // Close the file
    if (close(fd) == -1) {
        perror("Failed to close file");
        return 1;
    }

    printf("Writes completed and synced successfully.\n");
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main() {
    int fd;
    const char *path = "simple_ordered_file.txt";
    const char *data1 = "Data block 1";
    const char *data2 = "Data block 2";
    size_t size1 = strlen(data1);
    size_t size2 = strlen(data2);

    // Open file with O_SYNC for synchronous writes
    fd = open(path, O_RDWR | O_CREAT | O_SYNC, 0666);
    if (fd == -1) {
        perror("Open failed");
        return 1;
    }

    // Write first data
    if (write(fd, data1, size1) == -1) {
        perror("Write data1 failed");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // Write second data
    if (write(fd, data2, size2) == -1) {
        perror("Write data2 failed");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // Close file
    close(fd);
    printf("Writes completed with O_SYNC.\n");
    return 0;
}

import os
def validate_file_content(path):
    try:
        with open(path, 'r') as f:
            content = f.read()
        assert "Data block 1" in content
        assert "Data block 2" in content
        print("Test passed: Both writes are present.")
    except AssertionError:
        print("Test failed: Writes are inconsistent.")
    except Exception as e:
        print(f"Error: {e}")

# File validation after running a C program
validate_file_content("simple_ordered_file.txt")

લિનક્સમાં ડેટા સુસંગતતાની ખાતરી કરવી: જર્નલિંગ અને બફર્ડ રાઇટ્સ

સમજણનું એક નિર્ણાયક પાસું ટકાઉપણું ગેરંટી Linux ફાઇલસિસ્ટમમાં ext4 એ જર્નલિંગ ની ભૂમિકા છે. જર્નલિંગ ફાઇલસિસ્ટમ મુખ્ય સ્ટોરેજ માટે પ્રતિબદ્ધ થાય તે પહેલાં ફેરફારોનો લોગ (અથવા જર્નલ) જાળવી રાખીને પાવર નિષ્ફળતા જેવી અણધારી ઘટનાઓ દરમિયાન ભ્રષ્ટાચારને રોકવામાં મદદ કરે છે. જર્નલ સુનિશ્ચિત કરે છે કે તમારા ડેટાને સુસંગત રાખીને, અધૂરી કામગીરી પાછી ખેંચી લેવામાં આવે છે. જો કે, કૉલિંગ જેવી વધારાની સાવચેતી વિના જર્નલિંગ ઓર્ડર કરેલા લખાણની સ્વાભાવિક રીતે બાંયધરી આપતું નથી fsync. અમારા ઉદાહરણમાં, જ્યારે જર્નલિંગ એ ખાતરી કરી શકે છે કે ફાઈલ બગડે નહીં, તેના ભાગો ડેટા2 હજુ પણ પહેલાં ટકી શકે છે ડેટા1.

બીજી વિચારણા એ છે કે કેવી રીતે Linux બફર્સ ફાઇલ લખે છે. જ્યારે તમે ઉપયોગ કરો છો pwrite અથવા write, ડેટા ઘણીવાર મેમરી બફર પર લખવામાં આવે છે, ડિસ્ક પર નહીં. આ બફરિંગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે પરંતુ જો બફર ફ્લશ થાય તે પહેલાં સિસ્ટમ ક્રેશ થાય તો ડેટાનું નુકસાન થઈ શકે તેવું જોખમ ઊભું કરે છે. કૉલિંગ fsync અથવા સાથે ફાઇલ ખોલો O_SYNC ફ્લેગ ખાતરી કરે છે કે બફર થયેલ ડેટા સુરક્ષિત રીતે ડિસ્ક પર ફ્લશ થયો છે, અસંગતતાઓને અટકાવે છે. આ પગલાં વિના, ડેટા આંશિક રીતે લખાયેલ દેખાઈ શકે છે, ખાસ કરીને પાવર નિષ્ફળતાના કિસ્સામાં. ⚡

મોટી ફાઇલો અથવા નિર્ણાયક સિસ્ટમો સાથે કામ કરતા વિકાસકર્તાઓ માટે, ટકાઉપણુંને ધ્યાનમાં રાખીને પ્રોગ્રામ ડિઝાઇન કરવા જરૂરી છે. ઉદાહરણ તરીકે, કલ્પના કરો કે એરલાઇન રિઝર્વેશન સિસ્ટમ સીટ ઉપલબ્ધતા ડેટા લખતી હોય. જો ફ્લાઇટની વિગતો દર્શાવતો પહેલો બ્લોક સંપૂર્ણ રીતે લખાયેલો નથી અને બીજો બ્લોક ચાલુ રહે છે, તો તે ડેટા ભ્રષ્ટાચાર અથવા ડબલ બુકિંગ તરફ દોરી શકે છે. ઉપયોગ કરીને fsync અથવા fdatasync નિર્ણાયક તબક્કે આ મુશ્કેલીઓ ટાળે છે. વિશ્વસનીયતાની ખાતરી કરવા માટે હંમેશા વાસ્તવિક નિષ્ફળતા સિમ્યુલેશન હેઠળ વર્તનનું પરીક્ષણ કરો. 😊