Вопрос или проблема
У меня есть встроенное устройство, которое добавляет данные в файл ext4 в режиме data = ordered до того, как его питание отключается. К моему удивлению, я заметил, что это иногда приводит к тому, что в файл добавляются нули вместо ожидаемых данных. Я подумал, что это невозможно, так как data = ordered должно гарантировать, что данные записываются перед обновлением размера файла. Из документации:
data=orderedВсе данные недирективно выводятся в основную файловую систему до того, как ее метаданные будут зафиксированы в журнал.
Я неправильно понимаю смысл “данных” (содержимое файла) или “метаданных” (размер файла) здесь, или что-то еще происходит?
Другие параметры, которые могут быть актуальны:
- Запись выполняется с использованием
FileOutputStreamв Java v8. - ОС — Ubuntu 18.04.6.
Перенесено с StackOverflow, потому что, очевидно, этот вопрос недостаточно “связан с программированием”…
Ответ или решение
Вопрос о том, почему в результате внезапного отключения питания в файле ext4 могут появляться нули, несмотря на использование режима data=ordered, требует глубокого анализа механики работы файловых систем и особенностей хранения данных.
Понимание data=ordered
Режим data=ordered в ext4 обеспечивает, что все данные записываются в основной файл перед тем, как будут обновлены метаданные (например, размер файла) в журнале. Это важно, поскольку фокусировка на согласованности данных подразумевает, что даже при возникновении сбоя (например, отключении питания), данные, которые были записаны перед изменением метаданных, не потеряются.
Однако, следует учитывать несколько нюансов, касающихся работы файловой системы:
-
Кэширование: Когда вы пишете данные через
FileOutputStream, они, в зависимости от настроек вашей системы, могут временно храниться в системном кэше, прежде чем на самом деле будут записаны на диск. Это уменьшает количество операций записи, но также вызывает риск потери данных, если система отключается до того, как кэшированные данные будут сброшены на диск. -
Потеря данных при сбое: В некоторых случаях может происходить ситуация, при которой данные, уже записанные в файл, могут быть перезаписаны или неправильно отображены в результате сбоя. Например, если операция записи не завершилась успешно, это может привести к тому, что на диск будут записаны нули вместо ожидаемых данных.
-
Парамитеры системы: Убедитесь, что все параметры записи корректны. Например, если вы используете Java, настройки
FileOutputStreamмогут влиять на то, как данные буферизуются и записываются. Включите явные операцииflush()иsync()для гарантии, что данные выведены на диск до начала очередной записи. -
Работа с метаданными: При каждом отключении питания система может не успеть корректно обновить метаданные, даже если данные были записаны. Поэтому важно понимать, что
data=orderedотвечает за последовательность операций, но не может гарантировать полную защиту данных в условиях внезапного отключения.
Рекомендации
Чтобы минимизировать риск появления спурных нулей в файлах, можно рассмотреть следующие рекомендации:
-
Использование
fsync(): Для каждого завершения записи данных используйте вызовfsync(), чтобы обеспечить запись данных непосредственно на диск. -
Настройка кэширования: Пересмотрите настройки кэширования вашего файлового потока. Возможно, вам потребуется отключить или настроить его так, чтобы данные записывались на диск немедленно.
-
Избегание операций, требующих хранилища: Убедитесь, что ваша логика записи данных не допускает состояния, в котором несколько записей могут быть сброшены одним вызовом, чтобы минимизировать потери данных.
-
Использование UPS: Если ваше устройство часто испытывает отключения питания, рассмотрите возможность установки источника бесперебойного питания (UPS) для снижения вероятности внезапного отключения.
-
Мониторинг состояния записей: Важно отслеживать состояние записи данных и, возможно, реализовать механизмы, которые обеспечивают целостность данных после сбоя.
Заключение
Проблема появления спурных нулей в файлах ext4 при использовании режима data=ordered изменения данных может быть связана с особенностями работы Java и файловой системы. Устранение данной проблемы потребует пересмотра механизмов записи данных и мониторинга.
Если данные критически важны, возможно, стоит рассмотреть использование других файловых систем, которые предлагают более надежные механизмы защиты данных в условиях сбоев, или использование дополнительной логики в вашем приложении для обеспечения гарантированной целостности записей.