ბარიერები და ჟურნალის ფაილური სისტემები

წარმატებულ შაბათ-კვირას გისურვებთ ყველას! გეპატიჟებით უფასო დემო გაკვეთილზე "ვებ სერვერის კონფიგურაცია (Apache, Nginx, Nginx დაბალანსება)", რომელსაც ჩაატარებს Mail.Ru Group-ის UNIX სისტემების სპეციალისტი ანდრეი ბურანოვი. ჩვენ ასევე ვაქვეყნებთ ჯონათან კორბეტის - აღმასრულებელი რედაქტორის სტატიას LWN.net-ზე.

ჟურნალში ჩაწერილი ფაილური სისტემები გპირდებიან სისტემის ადმინისტრატორებს გაათავისუფლონ დისკის კორუფციის პრობლემებისგან, როდესაც ხდება სისტემის უკმარისობა. ფაილური სისტემის მთლიანობის შემოწმების გარეშეც კი. თუმცა სინამდვილეში, რა თქმა უნდა, ყველაფერი ცოტა უფრო რთულია. და როგორც ბოლო დისკუსია ვარაუდობს, ეს შეიძლება კიდევ უფრო დამაბნეველი იყოს, ვიდრე ბევრ ჩვენგანს ჰგონია, რადგან ჟურნალში ჩაწერილი ფაილური სისტემების მთლიანობის უზრუნველყოფას აქვს შესრულების გავლენა.

ფაილური სისტემა, როგორიცაა ext3, იყენებს დისკზე ცალკე ზონას, რომელსაც ეწოდება ჟურნალი. როდესაც ცვლილებები ხდება ფაილური სისტემის მეტამონაცემებში, ეს ცვლილებები ჯერ იწერება ჟურნალში დანარჩენი ფაილური სისტემის შეცვლის გარეშე. მას შემდეგ, რაც ყველა ცვლილება ჩაიწერება ჟურნალში, ჟურნალს ემატება "კომიტ ბლოკი", რომელიც მიუთითებს ტრანზაქციის დასრულებაზე. და მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ჩაიწერება commit ბლოკი, ტრანზაქცია სრულდება და შეცვლილი მეტამონაცემები იწერება დისკზე. თუ სისტემა რაღაც მომენტში ავარიულია, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჟურნალში არსებული ინფორმაცია უსაფრთხოდ გამორთვისა და ფაილური სისტემის დაზიანების თავიდან ასაცილებლად, იმის გამო, რომ მეტამონაცემების მხოლოდ ნაწილი განახლდა.

თუმცა, არის ერთი დაჭერა: ფაილური სისტემის კოდი უნდა იყოს აბსოლუტურად დარწმუნებული, რომ ტრანზაქციის შესახებ ყველა ინფორმაცია უკვე დარეგისტრირებულია, სანამ დაწერთ commit ბლოკს. უბრალოდ ოპერაციების სწორი თანმიმდევრობით ჩაწერა საკმარისი არ არის - თანამედროვე დისკები ინარჩუნებენ დიდ შიდა ქეშებს და ხელახლა აწესრიგებენ ოპერაციებს მუშაობის გასაუმჯობესებლად. ამიტომ, ბლოკის ჩადებამდე, ცალსახად უნდა მიუთითოთ, რომ ჟურნალის ყველა მონაცემი გადადის დისკზე. თუ commit ბლოკი ადრეა დაწერილი, ჟურნალი შეიძლება დაზიანდეს. ამ პრობლემის გადასაჭრელად გამოიყენება ბარიერები. არსებითად, ბარიერი ხელს უშლის ბარიერის შემდეგ დაწერილი ნებისმიერი ბლოკის დაწერას მანამ, სანამ ბარიერამდე დაწერილი ყველა ბლოკი დისკზე არ გადაიწურება. ბარიერების გამოყენებით, ფაილური სისტემები უზრუნველყოფენ ფაილის სტრუქტურების თანმიმდევრულობას.

მაგრამ არის კიდევ ერთი პრობლემა: ext3 და ext4 ფაილური სისტემები ნაგულისხმევად არ იყენებენ ბარიერებს. არსებობს ვარიანტი, მაგრამ თუ ადმინისტრატორს არ აქვს ცალსახად ჩართვა, ეს ფაილური სისტემები მუშაობს ბარიერების გარეშე, თუმცა ზოგიერთ დისტრიბუციას (მაგალითად, SUSE) აქვს განსხვავებული ნაგულისხმევი პარამეტრები. ერიკ სანდინმა ცოტა ხნის წინ გადაწყვიტა, რომ ეს სიტუაცია უნდა შეიცვალოს და გააკეთა პაჩი, რომელიც ცვლის ext3 და ext4 ნაგულისხმევ პარამეტრებს. და შემდეგ დაიწყო მწვავე დისკუსია.

ენდრიუ მორტონი (ენდრიუ მორტონი) დიდი დეტალებით უპასუხარატომ არის ნაგულისხმევი მნიშვნელობა:

ბოლო დროს, როდესაც ვცადეთ ამის შეცვლა, შესრულება 30%-ით დაქვეითდა ბევრ დატვირთვაზე, ამიტომ საშინლად გადავაგდე ყველა ეს პატჩი. მე არ ვფიქრობ, რომ ჩვენ შეგვიძლია ამის გაკეთება და ყველა აპარატის ასე შენელება...

აქ არ არის სრულყოფილი გადაწყვეტილებები და მე მიდრეკილი ვარ არ გავაღვიძო ეს მძინარე ძაღლი და ნაგულისხმევი ვარიანტები დისტრო დეველოპერების შეხედულებისამებრ დავტოვო.

ამიტომ, ბარიერები გამორთულია ნაგულისხმევად, რადგან ისინი სერიოზულ გავლენას ახდენენ შესრულებაზე. გარდა ამისა, ფაილური სისტემების გამოყენება შესაძლებელია საკმაოდ წარმატებით ბარიერების გარეშე. ext3 ფაილური სისტემის კორუფციის შესახებ ანგარიშები ძალიან ცოტაა.

მაგრამ ეს არ არის მხოლოდ იღბალი. ტედ ცო განმარტავს ეს იმიტომ ხდება, რომ ext3/ext4 ჟურნალი ჩვეულებრივ მიმდებარეა. პირველი, ფაილური სისტემის დრაივერი ცდილობს მის მიმდებარედ გახადოს. მეორეც, ჟურნალი, როგორც წესი, იქმნება ფაილურ სისტემასთან ერთად, სადაც მარტივია მომიჯნავე სივრცის პოვნა. უწყვეტობა და მოწესრიგება კარგია არა მხოლოდ პროდუქტიულობისთვის, არამედ ხელახალი შეკვეთის თავიდან ასაცილებლად. როგორც წესი, commit ბლოკი განთავსდება ჟურნალში დანარჩენი მონაცემების შემდეგ, ასე რომ, დისკის ხელახალი შეკვეთის მიზეზი არ არსებობს. commit ბლოკი ბუნებრივად იწერება დისკზე დანარჩენი ჟურნალის ჩანაწერებისთანავე.

თუმცა, არავინ აცხადებს, რომ ეს ყოველთვის ასე იქნება. დისკის დისკები შეიძლება განსხვავებულად მოიქცნენ. გარდა ამისა, ჟურნალი არის რგოლის ბუფერი. ამიტომ, როდესაც ტრანზაქცია იწერება ჟურნალის ბოლოს, commit ბლოკი შეიძლება დასრულდეს უფრო ადრეულ ბლოკში, სხვა ჩანაწერების წინ. ასე რომ, ყოველთვის არის დაზიანების შესაძლებლობა. სინამდვილეში, კრის მეისონს აქვს ერთი ამისათვის ტესტები. ეჭვგარეშეა, რომ ბარიერების გარეშე მუშაობა ნაკლებად უსაფრთხოა, ვიდრე მათთან.

თუ თქვენ გაქვთ სურვილი, მიიღოთ დარტყმა, შეგიძლიათ ჩართოთ ბარიერები. თუ, რა თქმა უნდა, თქვენი ფაილური სისტემა არ არის დაფუძნებული LVM-ზე (როგორც ეს ხდება ზოგიერთ დისტრიბუციაზე ნაგულისხმევად). ირკვევა, რომ მოწყობილობის რუქები არ უჭერს მხარს ბარიერებს. სხვა შემთხვევებში, კარგი იდეა იქნება შესრულების დეგრადაციის შემცირება. და როგორც ჩანს, ამის გაკეთება შესაძლებელია.

მიმდინარე ext3 განხორციელება (როდესაც ჩართულია ბარიერები) ასრულებს ოპერაციების შემდეგ თანმიმდევრობას თითოეული ტრანზაქციისთვის:

1. მონაცემები ჩაწერილია

2. ბარიერი მიმდინარეობს

3. ჩაწერის ბლოკი იწერება

4. შემდეგი ბარიერი დაკმაყოფილებულია

5. მოგვიანებით მეტამონაცემები დისკზე გადადის

ext4-ში, პირველი ბარიერი (ნაბიჯი 2) შეიძლება გამოტოვდეს, რადგან ext4 ფაილური სისტემა მხარს უჭერს ჟურნალის შემოწმებას.

თუ ჟურნალის მონაცემები და დასრულებული ბლოკი ხელახლა დალაგდება და ოპერაცია ვერ მოხერხდება, ჟურნალის შემოწმების ჯამი არ ემთხვევა ჩაწერის ბლოკში შენახულს და ტრანზაქცია უარყოფილი იქნება. 

კრის მეისონი სჯერა, რომ "ზოგადად უსაფრთხო" იქნებოდა ამ ბარიერის ამოღება ext3-ში, შესაძლო გამონაკლისისა, როდესაც ჟურნალი ბოლომდე მიაღწევს და თავიდან დაიწყებს ჩაწერას. 

სამუშაოს დაჩქარების კიდევ ერთი იდეა არის ბარიერული ოპერაციების გადადება შეძლებისდაგვარად. თუ გადაუდებელი აუცილებლობა არ არის მონაცემთა დაუყოვნებლივ გადატანა დისკზე, მაშინ შეგიძლიათ შექმნათ რამდენიმე ტრანზაქცია ჟურნალში და გადაიტანოთ იგი დისკზე ერთი ბარიერით.

ასევე არსებობს გაუმჯობესების გარკვეული პოტენციალი ოპერაციების გულდასმით შეკვეთით ისე, რომ ბარიერები (რომლებიც, როგორც წესი, დანერგილია როგორც "ყველა მომლოდინე ოპერაციების დისკზე" მოთხოვნის სახით) არ აიძულოს ჩაწერა ბლოკებზე, რომლებიც არ საჭიროებენ შეკვეთას.

როგორც ჩანს, დროა ვიფიქროთ იმაზე, თუ როგორ გავხადოთ ბარიერების ღირებულება ხელმისაწვდომი. ტედ ცო, როგორც ჩანს ანალოგიურად ფიქრობს:

ვფიქრობ, ჩვენ უნდა გავააქტიუროთ ბარიერები ext3/4-ში და შემდეგ ვიმუშაოთ ზედნადების შემცირებაზე ext4/jbd2-ში. სავარაუდოა, რომ სისტემების დიდი უმრავლესობა არ მუშაობს იმ პირობებში, როგორიც კრისმა გამოიყენა პრობლემის დემონსტრირებისთვის და ფაილური სისტემის უსაფრთხოება ნაგულისხმევად პრიორიტეტული უნდა იყოს.

საღი აზრი მეუბნება, რომ ამ ძაღლს აღარ სძინავს და ალბათ ცოტა ხანს ყეფს. ეს შეიძლება აწუხებდეს ზოგიერთ მეზობელს, მაგრამ სჯობს მის კბენას მისცეთ უფლება.

დაინტერესებული ხართ ამ მიმართულებით განვითარებით? დარეგისტრირდით უფასო დემო გაკვეთილზე "ვებ სერვერის კონფიგურაცია (Apache, Nginx, Nginx დაბალანსება)" და მონაწილეობა მიიღო გადაცემაში ლოგებთან მუშაობა Linux», რომელსაც ჩაატარებს პაველ ვიკირიუკი - MVNO ტელეკომის ოპერატორი, DevOps ინჟინერი.

წყარო: www.habr.com