Linux は停電時にファイルの連続書き込みを保証しますか?

停電時の POSIX/Linux システムでのファイル書き込み耐久性の確保

解決策 1: fsync を使用して書き込み順序を保証する C プログラミング アプローチ

#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;
}

よりシンプルなユースケース向けに fsync を使用せずに順序付けされた書き込みを保証する

解決策 2: ソフト保証のための ext4 デフォルト ジャーナリングを使用した C プログラミング

#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;
}

ファイル書き込み順序の単体テスト

解決策 3: Python を使用した単体テストで耐久性と順序を検証する

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")

Linux でのファイルの耐久性に関するよくある質問

1. どういうことですか fsync いつ使用すればよいですか?
2. fsync ファイルのすべてのデータとメタデータがメモリ バッファからディスクにフラッシュされるようにします。耐久性を保証するために、重要な書き込みの後にこれを使用します。
3. 違いは何ですか fsync そして fdatasync?
4. fdatasync ファイル サイズの更新などのメタデータを除き、ファイル データのみをフラッシュします。 fsync データとメタデータの両方をフラッシュします。
5. ext4 のジャーナリングは順序付けられた書き込みを保証しますか?
6. いいえ、ext4 ジャーナリングは一貫性を保証しますが、明示的に使用せずに書き込みが順番に行われることを保証するものではありません。 fsync または O_SYNC。
7. どのようにして O_SYNC 通常のファイル書き込みとは違うのでしょうか？
8. と O_SYNC、すべての書き込みはすぐにディスクにフラッシュされるため、耐久性は確保されますが、パフォーマンスは犠牲になります。
9. 私のシステムでファイルの書き込み耐久性をテストできますか?
10. はい、仮想マシンまたは次のようなツールを使用して電源障害をシミュレートできます。 fio ファイルの書き込みがどのように動作するかを観察します。

ファイル書き込みの整合性を確保するための最終的な考え方

停電時のファイルの耐久性を保証するには、慎重な設計が必要です。のようなツールがなければ、 fsync または O_SYNC, Linux ファイルシステムでは、ファイルが不整合な状態のままになることがあります。重要なアプリケーションの場合、主要な段階で書き込みのテストとフラッシュを行うことが不可欠です。

クラッシュ中にログ ファイルの一部が失われることを想像してください。 data2 が保存される前に data1 が完全に保存されるようにすることで、破損を防ぎます。ベスト プラクティスに従うことで、予期しない障害が発生した場合でも、堅牢なデータの整合性が保証されます。 ⚡