విద్యుత్తు అంతరాయం సంభవించినప్పుడు Linux ప్రామిస్ సీక్వెన్షియల్ ఫైల్ వ్రాస్తుందా?

పవర్ ఫెయిల్యూర్స్ సమయంలో ఫైల్ రైట్ డ్యూరబిలిటీని అర్థం చేసుకోవడం

మీరు ఒక ఫైల్‌కి రెండు కీలకమైన డేటాను వ్రాస్తున్నారని ఊహించుకోండి మరియు అకస్మాత్తుగా పవర్ ఆగిపోతుంది. Linux లేదా మీరు ఎంచుకున్న ఫైల్‌సిస్టమ్ మొదటిది పూర్తయితే తప్ప మీ రెండవ వ్రాత నిల్వలో కనిపించకుండా చూస్తుందా? విపత్తు సంభవించే వరకు చాలా మంది డెవలపర్‌లు పట్టించుకోని ప్రశ్న ఇది. 🛑

డేటా సమగ్రతను నిర్వహించేటప్పుడు ఫైల్ మన్నిక కీలకం, ప్రత్యేకించి విద్యుత్ వైఫల్యాలు లేదా క్రాష్‌లు సంభవించినప్పుడు. POSIX-కంప్లైంట్ సిస్టమ్‌లు లేదా ext4 వంటి సాధారణ ఫైల్‌సిస్టమ్‌లతో పని చేస్తున్నప్పుడు ఈ ప్రశ్న మరింత ఒత్తిడి అవుతుంది. వ్రాతలు సీక్వెన్షియల్ మరియు అటామిక్ అని హామీ ఇవ్వబడతాయా లేదా మీకు అదనపు జాగ్రత్తలు అవసరమా?

ఉదాహరణకు, రెండు అతివ్యాప్తి చెందని భాగాలలో ఉన్న ఫైల్‌కు లాగ్‌లు లేదా నిర్మాణాత్మక డేటాను వ్రాసే పెద్ద అప్లికేషన్‌ను పరిగణించండి. స్పష్టమైన హామీలు లేకుండా, రెండవ వ్రాతలో కొంత భాగం డిస్క్‌లోకి ప్రవేశించి, ఫైల్‌ని అస్థిరమైన స్థితిలో ఉంచే ప్రమాదం ఉంది. ఇది పాడైన డేటాబేస్‌లు, కోల్పోయిన లావాదేవీలు లేదా అసంపూర్ణ రికార్డులకు దారి తీస్తుంది. 😓

ఈ కథనం POSIX, Linux లేదా ext4 గ్యారెంటీ ఫైల్ రైట్ డ్యూరబిలిటీ మరియు ఆర్డర్ వంటి ఆధునిక ఫైల్‌సిస్టమ్‌లను విశ్లేషిస్తుంది. డేటా అస్థిరతను నివారించడానికి fsync() లేదా fdatasync()ని వ్రాతల మధ్య ఉపయోగించడం మాత్రమే నమ్మదగిన పరిష్కారమా అని కూడా మేము నిర్ణయిస్తాము.

ఫైల్ రైట్ మన్నికను అర్థం చేసుకోవడం మరియు డేటా స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం

ముందుగా అందించిన స్క్రిప్ట్‌లలో, పవర్ ఫెయిల్యూర్స్ వంటి ఊహించని సంఘటనలు సంభవించినప్పుడు Linux ఫైల్ రైట్స్‌లో మన్నిక హామీలు సమస్యను మేము పరిష్కరించాము. డేటా యొక్క రెండవ బ్లాక్‌ని నిర్ధారించడంపై దృష్టి కేంద్రీకరించబడింది, డేటా2, మొదటి బ్లాక్ తప్ప నిల్వ కొనసాగదు, డేటా1, అప్పటికే పూర్తిగా వ్రాయబడింది. ఈ పరిష్కారం జాగ్రత్తగా ఎంచుకున్న సిస్టమ్ కాల్‌ల కలయికపై ఆధారపడి ఉంటుంది pwrite మరియు fsync, మరియు ఫైల్ సిస్టమ్ ప్రవర్తనలు. మొదటి స్క్రిప్ట్ ఉపయోగించబడింది fsync డేటా2ని వ్రాయడానికి ముందు డేటా1 డిస్క్‌కి ఫ్లష్ చేయబడిందని హామీ ఇవ్వడానికి రెండు సీక్వెన్షియల్ రైట్‌ల మధ్య. మొదటి వ్రాత తర్వాత సిస్టమ్ క్రాష్ అయినప్పటికీ, ఇది డేటా సమగ్రతను నిర్ధారిస్తుంది.

దానిని మరింత విడదీద్దాం: ది pwrite ఫంక్షన్ ఫైల్ పాయింటర్‌ను సవరించకుండా ఫైల్‌లోని పేర్కొన్న ఆఫ్‌సెట్‌కు వ్రాస్తుంది. ఇక్కడ ప్రదర్శించినట్లుగా, అతివ్యాప్తి చెందని వ్రాతలకు ఇది ప్రత్యేకంగా ఉపయోగపడుతుంది, ఇక్కడ రెండు డేటా బ్లాక్‌లు విభిన్న ఆఫ్‌సెట్‌లకు వ్రాయబడతాయి. స్పష్టంగా ఉపయోగించడం ద్వారా fsync మొదటి వ్రాసిన తర్వాత, మేము ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌ను ఫైల్ యొక్క బఫర్ చేసిన కంటెంట్‌ను డిస్క్‌కి ఫ్లష్ చేయమని బలవంతం చేస్తాము, ఇది నిలకడను నిర్ధారిస్తుంది. fsync లేకుండా, డేటా మెమరీలో ఉండిపోవచ్చు, విద్యుత్ వైఫల్యాల సమయంలో నష్టపోయే అవకాశం ఉంది. క్లిష్టమైన లాగ్ ఎంట్రీని వ్రాయడం లేదా డేటాబేస్లో కొంత భాగాన్ని సేవ్ చేయడం గురించి ఆలోచించండి-మొదటి భాగం అదృశ్యమైతే, డేటా అస్థిరంగా మారుతుంది. 😓

రెండవ స్క్రిప్ట్‌లో, మేము దాని ఉపయోగాన్ని అన్వేషించాము O_SYNC లో జెండా తెరవండి సిస్టమ్ కాల్. ఈ ఫ్లాగ్ ప్రారంభించబడితే, ప్రతి వ్రాత ఆపరేషన్ వెంటనే డేటాను నిల్వకు ఫ్లష్ చేస్తుంది, మాన్యువల్ అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది fsync కాల్స్. ఇది మన్నిక హామీలను నిర్ధారిస్తూనే కోడ్‌ను సులభతరం చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఒక ట్రేడ్-ఆఫ్ ఉంది: O_SYNCని ఉపయోగించడం వలన పనితీరు పెనాల్టీని ప్రవేశపెడతారు ఎందుకంటే బఫర్డ్ రైట్‌లతో పోలిస్తే సింక్రోనస్ రైట్‌లకు ఎక్కువ సమయం పడుతుంది. ఫైనాన్షియల్ సిస్టమ్‌లు లేదా రియల్ టైమ్ డేటా లాగింగ్ వంటి పనితీరు ఆందోళనల కంటే విశ్వసనీయత ఎక్కువగా ఉండే సిస్టమ్‌లకు ఈ విధానం అనువైనది. ఉదాహరణకు, మీరు సెన్సార్ డేటా లేదా లావాదేవీ లాగ్‌లను సేవ్ చేస్తుంటే, మీరు ప్రతి వ్రాత పూర్తిగా విశ్వసనీయంగా ఉండాలి. 🚀

పైథాన్‌లో వ్రాసిన యూనిట్ టెస్ట్ స్క్రిప్ట్ C ప్రోగ్రామ్‌ను అమలు చేసిన తర్వాత ఫైల్‌లోని కంటెంట్‌లను తనిఖీ చేయడం ద్వారా ఈ పరిష్కారాలను ధృవీకరించింది. ఇది డేటా1 మరియు డేటా2 రెండూ ఊహించిన విధంగా వ్రాయబడిందని నిర్ధారిస్తుంది. ఈ దశ వివిధ పరిస్థితులలో ఫైల్ ఆపరేషన్‌లను పరీక్షించడం యొక్క ప్రాముఖ్యతను హైలైట్ చేస్తుంది. మీరు ప్రొడక్షన్ సర్వర్‌లో ఇదే విధమైన పరిష్కారాన్ని అమలు చేస్తే, మీ వ్రాత యొక్క సమగ్రతను ధృవీకరించడానికి యూనిట్ పరీక్షలు కీలకం. పరీక్షల ద్వారా ధృవీకరణతో fsync వినియోగం వంటి బలమైన కోడింగ్ పద్ధతులను కలపడం ద్వారా, మీరు POSIX-కంప్లైంట్ సిస్టమ్‌లలో మీ ఫైల్ రైట్‌ల యొక్క మన్నిక మరియు స్థిరత్వాన్ని నమ్మకంగా నిర్ధారించుకోవచ్చు.

#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")

Linuxలో డేటా స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం: జర్నలింగ్ మరియు బఫర్డ్ రైట్స్

అవగాహన యొక్క ఒక క్లిష్టమైన అంశం మన్నిక హామీలు ext4 వంటి Linux ఫైల్‌సిస్టమ్‌లలో జర్నలింగ్ పాత్ర. జర్నలింగ్ ఫైల్‌సిస్టమ్‌లు ప్రధాన నిల్వకు కట్టుబడి ఉండే ముందు మార్పుల లాగ్‌ను (లేదా జర్నల్) నిర్వహించడం ద్వారా విద్యుత్ వైఫల్యాల వంటి ఊహించని సంఘటనల సమయంలో అవినీతిని నిరోధించడంలో సహాయపడతాయి. మీ డేటాను స్థిరంగా ఉంచడం ద్వారా అసంపూర్ణ కార్యకలాపాలు వెనక్కి వెళ్లేలా జర్నల్ నిర్ధారిస్తుంది. అయినప్పటికీ, కాల్ చేయడం వంటి అదనపు జాగ్రత్తలు లేకుండా ఆర్డర్ రైట్‌లకు జర్నలింగ్ అంతర్లీనంగా హామీ ఇవ్వదు fsync. మా ఉదాహరణలో, జర్నలింగ్ ఫైల్ పాడైపోకుండా చూసుకోవచ్చు, దాని భాగాలు డేటా2 ముందు ఇంకా కొనసాగవచ్చు డేటా1.

మరొక పరిశీలన ఏమిటంటే Linux బఫర్స్ ఫైల్ ఎలా వ్రాస్తుంది. మీరు ఉపయోగించినప్పుడు pwrite లేదా write, డేటా తరచుగా మెమరీ బఫర్‌కు వ్రాయబడుతుంది, నేరుగా డిస్క్‌కి కాదు. ఈ బఫరింగ్ పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది కానీ బఫర్ ఫ్లష్ అయ్యే ముందు సిస్టమ్ క్రాష్ అయినట్లయితే డేటా నష్టం సంభవించే ప్రమాదాన్ని సృష్టిస్తుంది. పిలుస్తోంది fsync లేదా ఫైల్‌ని తెరవడం O_SYNC ఫ్లాగ్ బఫర్ చేయబడిన డేటా సురక్షితంగా డిస్క్‌కి ఫ్లష్ చేయబడిందని నిర్ధారిస్తుంది, అసమానతలను నివారిస్తుంది. ఈ చర్యలు లేకుండా, డేటా పాక్షికంగా వ్రాయబడుతుంది, ముఖ్యంగా విద్యుత్ వైఫల్యాల సందర్భాలలో. ⚡

పెద్ద ఫైల్‌లు లేదా క్లిష్టమైన సిస్టమ్‌లతో పనిచేసే డెవలపర్‌ల కోసం, మన్నికను దృష్టిలో ఉంచుకుని ప్రోగ్రామ్‌లను రూపొందించడం చాలా అవసరం. ఉదాహరణకు, సీట్ లభ్యత డేటాను వ్రాసే ఎయిర్‌లైన్ రిజర్వేషన్ సిస్టమ్‌ను ఊహించుకోండి. విమాన వివరాలను సూచించే మొదటి బ్లాక్ పూర్తిగా వ్రాయబడకపోతే మరియు రెండవ బ్లాక్ కొనసాగితే, అది డేటా అవినీతికి లేదా డబుల్ బుకింగ్‌లకు దారితీయవచ్చు. ఉపయోగించి fsync లేదా fdatasync క్లిష్టమైన దశలలో ఈ ఆపదలను నివారిస్తుంది. విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి ఎల్లప్పుడూ నిజమైన వైఫల్య అనుకరణల క్రింద ప్రవర్తనను పరీక్షించండి. 😊