पॉवर आउटेज झाल्यास लिनक्स अनुक्रमिक फाइल लिहिण्याचे वचन देते का?

पॉवर फेल्युअर दरम्यान फाइल लिहिण्याची टिकाऊपणा समजून घेणे

कल्पना करा की तुम्ही एका फाईलमध्ये डेटाचे दोन गंभीर तुकडे लिहित आहात आणि अचानक वीज गेली. Linux किंवा तुमची निवडलेली फाइल सिस्टीम हे सुनिश्चित करेल की तुमचे दुसरे लेखन पहिले पूर्ण झाल्याशिवाय स्टोरेजमध्ये दिसणार नाही? हा एक प्रश्न आहे ज्याकडे अनेक विकासक आपत्ती येईपर्यंत दुर्लक्ष करतात. 🛑

डेटा अखंडता हाताळताना फाइल टिकाऊपणा महत्त्वपूर्ण आहे, विशेषत: जेव्हा पॉवर अपयश किंवा क्रॅश होतात. POSIX-अनुपालक प्रणाली किंवा ext4 सारख्या सामान्य फाइलसिस्टमसह काम करताना हा प्रश्न अधिकच गंभीर होतो. लेखन अनुक्रमिक आणि अणू असण्याची हमी आहे किंवा तुम्हाला अतिरिक्त सावधगिरीची आवश्यकता आहे?

उदाहरणार्थ, दोन नॉन-ओव्हरलॅपिंग भागांमध्ये फाईलमध्ये मोठ्या ऍप्लिकेशनचे लॉग किंवा संरचित डेटा लिहिण्याचा विचार करा. स्पष्ट हमीशिवाय, फाइलला विसंगत स्थितीत सोडून दुसऱ्या लेखनाचा भाग डिस्कमध्ये घुसण्याचा धोका असतो. यामुळे दूषित डेटाबेस, हरवलेले व्यवहार किंवा अपूर्ण रेकॉर्ड होऊ शकतात. 😓

हा लेख POSIX, Linux, किंवा ext4 सारख्या आधुनिक फाइलसिस्टम्स फाइल लिहिण्याची टिकाऊपणा आणि ऑर्डरिंगची हमी देतो हे शोधतो. डेटा विसंगती टाळण्यासाठी fsync() किंवा fdatasync() लेखन दरम्यान वापरणे हा एकमेव विश्वसनीय उपाय आहे का हे देखील आम्ही ठरवू.

फाइल लेखन टिकाऊपणा समजून घेणे आणि डेटा सुसंगतता सुनिश्चित करणे

आधी सादर केलेल्या स्क्रिप्ट्समध्ये, जेव्हा पॉवर फेल्युअर सारख्या अनपेक्षित घटना घडतात तेव्हा लिनक्स फाईल राइटमध्ये आम्ही टिकाऊ हमी या समस्येचे निराकरण केले. डेटाचा दुसरा ब्लॉक, याची खात्री करण्यावर लक्ष केंद्रित करण्यात आले. डेटा2, पहिल्या ब्लॉकशिवाय स्टोरेजमध्ये टिकून राहणार नाही, डेटा1, आधीच पूर्णपणे लिहिले गेले होते. उपाय काळजीपूर्वक निवडलेल्या सिस्टम कॉलच्या संयोजनावर अवलंबून आहे, जसे की लिहा आणि fsync, आणि फाइल सिस्टम वर्तन. प्रथम स्क्रिप्ट कार्यरत fsync डेटा2 लिहिण्यासाठी पुढे जाण्यापूर्वी डेटा1 डिस्कवर फ्लश केला जाईल याची हमी देण्यासाठी दोन अनुक्रमिक लेखन दरम्यान. हे डेटा अखंडता सुनिश्चित करते, जरी प्रथम लेखनानंतर सिस्टम क्रॅश झाले तरीही.

चला ते आणखी खंडित करू: द लिहा फंक्शन फाइल पॉइंटरमध्ये बदल न करता फाईलमधील निर्दिष्ट ऑफसेटवर लिहिते. हे विशेषत: नॉन-ओव्हरलॅपिंग राइट्ससाठी उपयुक्त आहे, जसे की येथे दाखवले आहे, जेथे दोन डेटा ब्लॉक वेगळ्या ऑफसेटसाठी लिहिलेले आहेत. स्पष्टपणे वापरून fsync पहिल्या लेखनानंतर, आम्ही ऑपरेटिंग सिस्टमला फाईलची बफर केलेली सामग्री डिस्कवर फ्लश करण्यास भाग पाडतो, स्थिरता सुनिश्चित करतो. fsync शिवाय, डेटा मेमरीमध्ये राहू शकतो, पॉवर फेल्युअर दरम्यान तोटा होण्याची शक्यता असते. एक गंभीर लॉग एंट्री लिहिण्याची किंवा डेटाबेसचा भाग जतन करण्याची कल्पना करा - जर पहिला भाग नाहीसा झाला तर डेटा विसंगत होईल. 😓

दुसऱ्या स्क्रिप्टमध्ये, आम्ही चा वापर शोधला O_SYNC मध्ये ध्वज उघडा सिस्टम कॉल. हा ध्वज सक्षम केल्यामुळे, प्रत्येक लेखन ऑपरेशन ताबडतोब डेटा स्टोरेजमध्ये फ्लश करते, मॅन्युअलची आवश्यकता काढून टाकते fsync कॉल टिकाऊपणाची हमी सुनिश्चित करताना हे कोड सुलभ करते. तथापि, एक ट्रेड-ऑफ आहे: O_SYNC वापरल्याने कार्यप्रदर्शन दंड लागू होतो कारण समकालिक लेखन बफर केलेल्या लेखनाच्या तुलनेत जास्त वेळ घेते. हा दृष्टीकोन अशा प्रणालींसाठी आदर्श आहे जिथे विश्वासार्हता कामगिरीच्या चिंतेपेक्षा जास्त असते, जसे की वित्तीय प्रणाली किंवा रीअल-टाइम डेटा लॉगिंग. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही सेन्सर डेटा किंवा व्यवहार नोंदी सेव्ह करत असाल, तर तुम्हाला प्रत्येक लेखन पूर्णपणे विश्वसनीय असण्याची आवश्यकता आहे. 🚀

पायथनमध्ये लिहिलेल्या युनिट चाचणी स्क्रिप्टने सी प्रोग्राम कार्यान्वित केल्यानंतर फाइलमधील मजकूर तपासून या उपायांना प्रमाणित केले. डेटा1 आणि डेटा2 हे दोन्ही अपेक्षेप्रमाणे लिहिलेले असल्याची खात्री केली. ही पायरी विविध परिस्थितीत फाइल ऑपरेशन्सची चाचणी करण्याचे महत्त्व अधोरेखित करते. तुम्ही प्रोडक्शन सर्व्हरवर तत्सम सोल्यूशन उपयोजित करत असल्यास, तुमच्या लेखनाची अखंडता सत्यापित करण्यासाठी युनिट चाचण्या महत्त्वपूर्ण असतील. चाचण्यांद्वारे प्रमाणीकरणासह fsync वापरासारख्या मजबूत कोडींग पद्धती एकत्र करून, तुम्ही POSIX-अनुरूप प्रणालींवर तुमच्या फाइलच्या लेखनाची टिकाऊपणा आणि सातत्य सुनिश्चित करू शकता.

#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;
}

१

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")

लिनक्समध्ये डेटा सुसंगतता सुनिश्चित करणे: जर्नलिंग आणि बफर केलेले लेखन

समजून घेण्याचा एक महत्त्वाचा पैलू टिकाऊपणाची हमी लिनक्स फाइलसिस्टममध्ये ext4 ही जर्नलिंग ची भूमिका आहे. जर्नलिंग फाइल सिस्टम मुख्य स्टोरेजसाठी वचनबद्ध होण्यापूर्वी बदलांचा लॉग (किंवा जर्नल) राखून पॉवर फेल्युअर सारख्या अनपेक्षित घटनांमध्ये भ्रष्टाचार रोखण्यात मदत करतात. जर्नल खात्री करते की तुमचा डेटा सुसंगत ठेवून अपूर्ण ऑपरेशन्स परत आणल्या जातात. तथापि, जर्नलिंग कॉलिंगसारख्या अतिरिक्त सावधगिरीशिवाय ऑर्डर केलेल्या लेखनाची मूळतः हमी देत ​​नाही fsync. आमच्या उदाहरणात, जर्नलिंग करताना फाइल दूषित होणार नाही याची खात्री करू शकते, त्यातील काही भाग डेटा2 आधीही टिकू शकते डेटा1.

लिनक्स बफर्स ​​फाईल कशी लिहिते हा दुसरा विचार आहे. आपण वापरता तेव्हा १ किंवा write, डेटा बहुधा मेमरी बफरवर लिहिला जातो, थेट डिस्कवर नाही. हे बफरिंग कार्यप्रदर्शन सुधारते परंतु बफर फ्लश होण्यापूर्वी सिस्टम क्रॅश झाल्यास डेटा गमावण्याचा धोका निर्माण होतो. कॉल करत आहे fsync किंवा सह फाइल उघडत आहे O_SYNC ध्वज हे सुनिश्चित करते की बफर केलेला डेटा डिस्कवर सुरक्षितपणे फ्लश केला जाईल, विसंगती टाळता येईल. या उपायांशिवाय, डेटा अंशतः लिखित दिसू शकतो, विशेषत: पॉवर अपयशाच्या प्रकरणांमध्ये. ⚡

मोठ्या फाइल्स किंवा क्रिटिकल सिस्टीमसह काम करणाऱ्या डेव्हलपरसाठी, टिकाऊपणा लक्षात घेऊन प्रोग्राम डिझाइन करणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, कल्पना करा की एक एअरलाइन आरक्षण प्रणाली सीट उपलब्धता डेटा लिहित आहे. फ्लाइट तपशील दर्शविणारा पहिला ब्लॉक पूर्णपणे लिहिलेला नसल्यास आणि दुसरा ब्लॉक कायम राहिल्यास, यामुळे डेटा करप्ट किंवा दुहेरी बुकिंग होऊ शकते. वापरत आहे fsync किंवा fdatasync गंभीर टप्प्यांवर हे नुकसान टाळते. विश्वासार्हता सुनिश्चित करण्यासाठी नेहमी वास्तविक अपयश सिम्युलेशन अंतर्गत वर्तन चाचणी करा. 😊