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.
| ఆదేశం | ఉపయోగం యొక్క ఉదాహరణ |
|---|---|
| pwrite | pwrite ఫంక్షన్ ఫైల్ పాయింటర్ను మార్చకుండా పేర్కొన్న ఆఫ్సెట్లో నిర్దిష్ట ఫైల్ డిస్క్రిప్టర్కు డేటాను వ్రాస్తుంది. ఉదాహరణకు: pwrite(fd, data1, size1, offset1). ఇది వ్రాతలను ఖచ్చితమైన స్థానాల్లో జరిగేలా నిర్ధారిస్తుంది, ఆర్డర్ రైట్లకు ఉపయోగపడుతుంది. |
| fsync | fsync కమాండ్ ఫైల్ డిస్క్రిప్టర్ కోసం బఫర్ చేయబడిన మొత్తం డేటాను డిస్క్కి వ్రాయమని బలవంతం చేస్తుంది. డేటా సురక్షితంగా కొనసాగుతుందని ఇది హామీ ఇస్తుంది. ఉదాహరణకు: fsync(fd). |
| O_RDWR | ఓపెన్ సిస్టమ్ కాల్లోని O_RDWR ఫ్లాగ్ చదవడం మరియు వ్రాయడం రెండింటి కోసం ఫైల్ను తెరవడానికి అనుమతిస్తుంది. ఉదాహరణకు: ఓపెన్(మార్గం, O_RDWR). |
| O_SYNC | O_SYNC ఫైల్కి వ్రాసే ప్రతి డేటాను వెంటనే డిస్క్కి ఫ్లష్ చేస్తుంది, మన్నికకు హామీ ఇస్తుంది. ఉదాహరణకు: ఓపెన్(మార్గం, O_SYNC). |
| errno | విఫలమైన సిస్టమ్ కాల్ సమయంలో ఎర్రనో వేరియబుల్ లోపం కోడ్లను సంగ్రహిస్తుంది. ఇది తరచుగా దోష సందేశాలను ప్రదర్శించడానికి perror తో ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణ: perror("రాయడం విఫలమైంది"). |
| off_t | off_t డేటా రకం ఫైల్ ఆఫ్సెట్లను సూచిస్తుంది, సాధారణంగా ఫైల్ పొజిషనింగ్ ఆపరేషన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణ: off_t ఆఫ్సెట్ = 0. |
| assert | నిశ్చయత ఫంక్షన్ యూనిట్ పరీక్షలలో పరిస్థితులను ధృవీకరిస్తుంది, ఆశించిన ఫలితాలు వచ్చేలా చూస్తుంది. ఉదాహరణ: కంటెంట్లో "డేటా బ్లాక్ 1"ని నొక్కి చెప్పండి. |
| fcntl.h | fcntl.h ఫైల్ డిస్క్రిప్టర్లను నిర్వహించడానికి మరియు తక్కువ-స్థాయి I/Oని నిర్వహించడానికి అవసరమైన ఫైల్ నియంత్రణ కార్యకలాపాలను కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణ: #include |
| O_CREAT | O_CREAT ఫ్లాగ్ ఓపెన్ సమయంలో అది ఉనికిలో లేకుంటే ఫైల్ను సృష్టిస్తుంది. ఉదాహరణ: ఓపెన్(మార్గం, O_RDWR | O_CREAT). |
| perror | విఫలమైన సిస్టమ్ కాల్లతో అనుబంధించబడిన వివరణాత్మక దోష సందేశాలను పెరర్ ఫంక్షన్ ప్రింట్ చేస్తుంది. ఉదాహరణ: perror("ఓపెన్ ఫెయిల్డ్"). |
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, , మొదటి బ్లాక్ తప్ప నిల్వ కొనసాగదు, , అప్పటికే పూర్తిగా వ్రాయబడింది. ఈ పరిష్కారం జాగ్రత్తగా ఎంచుకున్న సిస్టమ్ కాల్ల కలయికపై ఆధారపడి ఉంటుంది 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 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 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 లో జెండా సిస్టమ్ కాల్. ఈ ఫ్లాగ్ ప్రారంభించబడితే, ప్రతి వ్రాత ఆపరేషన్ వెంటనే డేటాను నిల్వకు ఫ్లష్ చేస్తుంది, మాన్యువల్ అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది 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.
పవర్ ఫెయిల్యూర్స్ సమయంలో POSIX/Linux సిస్టమ్స్లో ఫైల్ రైట్ మన్నికను నిర్ధారించడం
పరిష్కారం 1: గ్యారెంటీ రైట్ ఆర్డర్ కోసం fsyncని ఉపయోగించి సి ప్రోగ్రామింగ్ విధానం
#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 filefd = open(path, O_RDWR | O_CREAT, 0666);if (fd == -1) {perror("Failed to open file");return 1;}// Perform first writeif (pwrite(fd, data1, size1, offset1) == -1) {perror("Failed to write data1");close(fd);return 1;}// Use fsync to flush the first write to diskif (fsync(fd) == -1) {perror("fsync failed after data1");close(fd);return 1;}// Perform second writeif (pwrite(fd, data2, size2, offset2) == -1) {perror("Failed to write data2");close(fd);return 1;}// Final fsync to ensure data2 is flushedif (fsync(fd) == -1) {perror("fsync failed after data2");close(fd);return 1;}// Close the fileif (close(fd) == -1) {perror("Failed to close file");return 1;}printf("Writes completed and synced successfully.\n");return 0;}
సరళమైన వినియోగ కేసుల కోసం fsync లేకుండా ఆర్డర్ చేసిన వ్రాతలను నిర్ధారించడం
పరిష్కారం 2: మృదువైన హామీల కోసం ext4 డిఫాల్ట్ జర్నలింగ్తో సి ప్రోగ్రామింగ్
#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 writesfd = open(path, O_RDWR | O_CREAT | O_SYNC, 0666);if (fd == -1) {perror("Open failed");return 1;}// Write first dataif (write(fd, data1, size1) == -1) {perror("Write data1 failed");close(fd);return 1;}// Write second dataif (write(fd, data2, size2) == -1) {perror("Write data2 failed");close(fd);return 1;}// Close fileclose(fd);printf("Writes completed with O_SYNC.\n");return 0;}
ఫైల్ రైట్ ఆర్డరింగ్ కోసం యూనిట్ టెస్ట్
పరిష్కారం 3: మన్నిక మరియు ఆర్డరింగ్ని ధృవీకరించడానికి పైథాన్ని ఉపయోగించి యూనిట్ పరీక్ష
import osdef validate_file_content(path):try:with open(path, 'r') as f:content = f.read()assert "Data block 1" in contentassert "Data block 2" in contentprint("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 programvalidate_file_content("simple_ordered_file.txt")
Linuxలో డేటా స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం: జర్నలింగ్ మరియు బఫర్డ్ రైట్స్
అవగాహన యొక్క ఒక క్లిష్టమైన అంశం 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 . మా ఉదాహరణలో, జర్నలింగ్ ఫైల్ పాడైపోకుండా చూసుకోవచ్చు, దాని భాగాలు ముందు ఇంకా కొనసాగవచ్చు డేటా1.
మరొక పరిశీలన ఏమిటంటే Linux బఫర్స్ ఫైల్ ఎలా వ్రాస్తుంది. మీరు ఉపయోగించినప్పుడు లేదా , 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 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 లేదా క్లిష్టమైన దశలలో ఈ ఆపదలను నివారిస్తుంది. విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి ఎల్లప్పుడూ నిజమైన వైఫల్య అనుకరణల క్రింద ప్రవర్తనను పరీక్షించండి. 😊
- ఏమి చేస్తుంది చేయండి మరియు నేను ఎప్పుడు ఉపయోగించాలి?
- ఫైల్ కోసం మొత్తం డేటా మరియు మెటాడేటా మెమరీ బఫర్ల నుండి డిస్క్కి ఫ్లష్ చేయబడిందని నిర్ధారిస్తుంది. మన్నికకు హామీ ఇవ్వడానికి క్లిష్టమైన వ్రాసిన తర్వాత దాన్ని ఉపయోగించండి.
- మధ్య తేడా ఏమిటి మరియు ?
- ఫైల్ పరిమాణం నవీకరణల వంటి మెటాడేటా మినహా ఫైల్ డేటాను మాత్రమే ఫ్లష్ చేస్తుంది. డేటా మరియు మెటాడేటా రెండింటినీ ఫ్లష్ చేస్తుంది.
- ext4లో జర్నలింగ్ ఆర్డర్ రైట్లకు హామీ ఇస్తుందా?
- లేదు, ext4 జర్నలింగ్ స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది కానీ స్పష్టంగా ఉపయోగించకుండా వ్రాతలు క్రమంలో జరుగుతాయని హామీ ఇవ్వదు లేదా .
- ఎలా చేస్తుంది సాధారణ ఫైల్ వ్రాతలకు భిన్నంగా ఉందా?
- తో , ప్రతి వ్రాత వెంటనే డిస్క్కి ఫ్లష్ అవుతుంది, మన్నికను నిర్ధారిస్తుంది కానీ పనితీరుకు ఖర్చు అవుతుంది.
- నేను నా సిస్టమ్లో ఫైల్ రైట్ మన్నికను పరీక్షించవచ్చా?
- అవును, మీరు వర్చువల్ మిషన్లు లేదా సాధనాలను ఉపయోగించి పవర్ వైఫల్యాలను అనుకరించవచ్చు ఫైల్ వ్రాత ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో గమనించడానికి.
విద్యుత్ వైఫల్యాల సమయంలో ఫైల్ మన్నికకు హామీ ఇవ్వడానికి ఉద్దేశపూర్వక రూపకల్పన అవసరం. వంటి సాధనాలు లేకుండా లేదా , Linux ఫైల్సిస్టమ్లు ఫైల్లను అస్థిరమైన స్థితిలో ఉంచవచ్చు. క్లిష్టమైన అప్లికేషన్ల కోసం, కీలక దశల్లో వ్రాతలను పరీక్షించడం మరియు ఫ్లషింగ్ చేయడం తప్పనిసరి పద్ధతులు.
క్రాష్ సమయంలో లాగ్ ఫైల్ యొక్క భాగాలను కోల్పోయినట్లు ఊహించుకోండి. డేటా2 అవినీతిని నిరోధించే ముందు డేటా1 పూర్తిగా నిల్వ చేయబడిందని నిర్ధారించుకోవడం. ఉత్తమ అభ్యాసాలను అనుసరించడం అనేది అనూహ్య వైఫల్యాలలో కూడా బలమైన డేటా సమగ్రతను నిర్ధారిస్తుంది. ⚡
- Linuxలో ఫైల్సిస్టమ్ మన్నిక మరియు జర్నలింగ్ కాన్సెప్ట్లను వివరిస్తుంది: Linux కెర్నల్ డాక్యుమెంటేషన్ - ext4
- సహా POSIX ఫైల్ ఆపరేషన్ల గురించిన వివరాలు మరియు : POSIX స్పెసిఫికేషన్
- జర్నలింగ్ ఫైల్ సిస్టమ్స్లో డేటా స్థిరత్వాన్ని అర్థం చేసుకోవడం: ArchWiki - ఫైల్ సిస్టమ్స్