Linux는 정전 시 순차적 파일 쓰기를 약속합니까?

정전 시 POSIX/Linux 시스템에서 파일 쓰기 내구성 보장

솔루션 1: 보장된 쓰기 순서를 위해 fsync를 사용하는 C 프로그래밍 접근 방식

#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;
}

보다 간단한 사용 사례를 위해 fsync 없이 순서대로 쓰기 보장

솔루션 2: 소프트 보장을 위한 ext4 기본 저널링을 사용한 C 프로그래밍

#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;
}

파일 쓰기 순서에 대한 단위 테스트

솔루션 3: Python을 사용하여 내구성과 순서를 검증하는 단위 테스트

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")

Linux의 파일 내구성에 대해 자주 묻는 질문

1. 무엇을 fsync 언제 사용해야 합니까?
2. fsync 파일의 모든 데이터와 메타데이터가 메모리 버퍼에서 디스크로 플러시되도록 합니다. 내구성을 보장하려면 중요한 쓰기 후에 사용하세요.
3. 차이점은 무엇 입니까? fsync 그리고 fdatasync?
4. fdatasync 파일 크기 업데이트와 같은 메타데이터를 제외하고 파일 데이터만 플러시합니다. fsync 데이터와 메타데이터를 모두 플러시합니다.
5. ext4의 저널링은 순서화된 쓰기를 보장합니까?
6. 아니요, ext4 저널링은 일관성을 보장하지만 명시적으로 사용하지 않고 쓰기가 순서대로 발생함을 보장하지는 않습니다. fsync 또는 O_SYNC.
7. 어떻게 O_SYNC 일반 파일 쓰기와 다른가요?
8. 와 함께 O_SYNC, 모든 쓰기가 즉시 디스크에 플러시되어 내구성이 보장되지만 성능이 저하됩니다.
9. 내 시스템에서 파일 쓰기 내구성을 테스트할 수 있나요?
10. 예, 다음과 같은 가상 머신이나 도구를 사용하여 정전을 시뮬레이션할 수 있습니다. fio 파일 쓰기 동작을 관찰합니다.

파일 쓰기 무결성 보장에 대한 최종 생각

정전 시 파일 내구성을 보장하려면 신중한 설계가 필요합니다. 같은 도구 없이 fsync 또는 O_SYNC, Linux 파일 시스템은 파일을 일관되지 않은 상태로 둘 수 있습니다. 중요한 애플리케이션의 경우 주요 단계에서 쓰기를 테스트하고 플러시하는 것이 필수 사례입니다.

충돌 중에 로그 파일의 일부가 손실되었다고 상상해 보십시오. data2가 손상되는 것을 방지하기 전에 data1이 완전히 저장되었는지 확인하세요. 모범 사례를 따르면 예측할 수 없는 오류가 발생하더라도 강력한 데이터 무결성이 보장됩니다. ⚡