1.一文读懂Linux系统的码分write调用
2.PostgreSQL · 源码分析 · 回放分析(一)
3.I/O源码分析(3)--BufferedOutputStream之秒懂"flush"
4.33张图解析ReentrantReadWriteLock源码
5.linux系统调用之write源码解析(基于linux0.11)
一文读懂Linux系统的write调用
本文旨在澄清Linux系统中的write调用特性。许多人对write调用的码分原子性存在疑问,本文将通过实例和分析给出答案。码分
首先,码分明确一点,码分write调用并不能保证整个写操作是码分openharmony源码地址原子的。以写入字节的码分缓冲区到文件为例,Linux内核并不能确保这个操作在单次调用中顺利完成,码分因为存在一些不可忽视的码分因素。尽管如此,码分write设计的码分初衷是考虑到系统的复杂性和安全性,它保证的码分是在共享文件描述符的上下文中,每个write调用在写入数据时是码分原子且不可中断的,即线程或进程之间的码分写入顺序不会交错。
当两个独立进程分别对文件进行写入,码分如进程A写'a',进程B写'b',结果可能为'aaabbb'或'bbbaaa',而非交错。若希望避免交错,需要在打开文件时使用O_APPEND模式。
write调用的原子性保障主要局限于共享文件结构的范围,而非独立文件。在多线程或多进程共享文件时,用户程序需要自行处理短写问题,例如使用锁保护,以确保写入完整。
一些关键应用,如Apache和Nginx的日志记录,通过使用APPEND模式来保证独立的原子写入。然而,武易登陆器源码即便有这些保证,我自己的一个分析TCP数据包程序实例中,尽管理论上应保证原子性,但有时仍会发现数据包信息被覆盖,这提示了潜在的问题。
在深入调查后,我发现了write调用在3.社区版内核中存在race条件。通过分析代码,我发现了一个在1和2或者2和3之间可能发生并发问题的场景。通过加载特定模块和调整操作,我成功重现了问题,验证了write调用的原子性在此版本中并未得到充分保证。
幸运的是,这个问题在3.以后的内核版本中已被修复。通过查阅文档和源码,我发现该问题早在那时就已经被注意到并修复。从这个经历中,我们学习到在遇到问题时,查阅文档比直接分析代码可能更有效率。
最后,虽然2.6.内核在理论上也存在相同问题,但在Centos这样的稳定版内核中,这些问题通常会被修复,从而避免了实际问题的出现。
PostgreSQL · 源码分析 · 回放分析(一)
在数据库运行中,可能遇到非预期问题,如断电、崩溃。这些情况可能导致数据异常或丢失,影响业务。苹果影视网站源码免费下载为了在数据库重启时恢复到崩溃前状态,确保数据一致性和完整性,我们引入了WAL(Write-Ahead Logging)机制。WAL记录数据库事务执行过程,当数据库崩溃时,利用这些记录恢复至崩溃前状态。
WAL通过REDO和UNDO日志实现崩溃恢复。REDO允许对数据进行修改,UNDO则撤销修改。REDO/UNDO日志结合了这两种功能。除了WAL,还有Shadow Pagging、WBL等技术,但WAL是主要方法。
数据库内部,日志管理器记录事务操作,缓冲区管理器负责数据存储。当崩溃发生,恢复管理器读取事务状态,回放已提交数据,回滚中断事务,恢复数据库一致性。ARIES算法是日志记录和恢复处理的重要方法。
长时间运行后崩溃,可能需要数小时甚至数天进行恢复。检查点技术在此帮助,将脏数据刷入磁盘,记录检查点位置,确保恢复从相对较新状态开始,同时清理旧日志文件。通达信底部确认公式源码WAL不仅用于崩溃恢复,还支持复制、主备同步、时间点还原等功能。
在记录日志时,WAL只在缓冲区中记录,直到事务提交时等待磁盘写入。LSN(日志序列号)用于管理,只在共享缓冲区中检查。XLog是事务日志,WAL是持久化日志。
崩溃恢复中,checkpointer持续做检查点,加快数据页面更新,提高重启恢复速度。在回放时,数据页面不断向前更新,直至达到特定LSN。
了解WAL格式和包含信息有助于理解日志内容。PG社区正在实现Zheap特性,改进日志格式。WAL文件存储在pg_wal目录下,大小为1GB,与时间线和LSN紧密关联。事务日志与WAL段文件相关联,根据特定LSN可识别文件名和位置。
使用pg_waldump工具可以查看日志内容,理解一次操作记录。日志类型包括Standby、Heap、预测大师麒麟通道指标源码Transaction等,对应不同资源管理器。PostgreSQL 包含种资源管理器类型,涉及堆元组、索引、序列号操作。
标准记录流程包括:读取数据页面到frame、记录WAL、进行事务提交。插入数据流程生成WAL,复杂修改如索引分裂需要记录多个WAL。
崩溃恢复流程从控制文件中获取检查点位置,严格串行回放至崩溃前状态。redo回放流程与记录代码高度一致。在部分写问题上,FullPageWrite(FPW)策略记录完整数据页面,防止损坏。WAL错误导致部分丢失不影响恢复,数据库会告知失败。磁盘静默错误和内存错误需通过冗余校验解决。
本文总结了数据库崩溃恢复原理,以及PostgreSQL日志记录和崩溃恢复实现。深入理解原理可提高数据库管理效率。下文将详细描述热备恢复和按时间点还原(PITR)方法。
I/O源码分析(3)--BufferedOutputStream之秒懂"flush"
本文基于JDK1.8,深入剖析了BufferedOutputStream的源码,帮助理解缓冲输出流的工作机制。
BufferedOutputStream,作为与缓冲输入流相对应的面向字节的IO类,其主要功能是通过write方法进行字节写出操作,并在调用flush方法时清除缓存区中的剩余字节。
其继承体系主要包括了基本的输出流类,如OutputStream。
相较于缓冲输入流,BufferedOutputStream的方法相对较少,但功能同样强大。
BufferedOutputStream内部包含两个核心成员变量:buf代表缓冲区,count记录缓冲区中可写出的字节数。
构造函数默认初始化缓冲区大小为8M,若指定大小则按指定大小初始化。
BufferedOutputStream提供了两种主要的写方法:write(int b)用于写出单个字节,以及write(byte[] b, int off, int len)用于从数组中写出指定长度的字节。在内部实现中,使用System.arraycopy函数加速字节的复制过程。
对于上述方法在调用之后,均会进行缓冲区的清空操作,即调用内部的flushBuffer()方法。然而,用户直接调用的公有flush()方法有何意义呢?
在实际应用中,当使用BufferedOutputStream进行高效输出时,用户可能需要在程序结束前调用flush()方法,以确保所有未输出的字节都能被正确处理。避免了在程序未结束时输出流的缓存区中出现未输出的字节。
flush()方法内部逻辑简单,主要通过调用继承自FilterOutputStream的out变量的flush()方法实现缓存区的清空,并将缓冲区的字节全部输出。同时,由于Java的IO流采用装饰器模式,该过程也包括了调用其他实现缓冲功能类的flush方法。
为验证flush()方法的功能,本文进行了简单的测试,通过初始化缓冲区大小为5个字节,分别测试了不调用flush()、调用close()与不调用flush()、不调用close()的情况。
测试结果显示,不调用flush()而调用close()时,输出为一个特殊符号,表明字节被正确输出。而在不调用flush()且不调用close()的情况下,输出为空,说明有字节丢失。
值得注意的是,如果在测试时定义的字节数组长度超过缓冲区大小,BufferedOutputStream可能直接使用加速机制全部写出,无需调用flush()。
综上所述,使用BufferedOutputStream时,养成在程序结束前调用flush()的习惯,能有效避免因缓存区未清空导致的数据丢失问题,确保程序的稳定性和可靠性。
张图解析ReentrantReadWriteLock源码
今天,我们深入探讨ReentrantReadWriteLock源码,解析其内部结构与工作原理。文章分为多个部分,逐一剖析读写锁的创建、获取与释放过程。读写锁规范与实现
ReentrantReadWriteLock(简称RRW)作为读写锁,其核心功能在于控制并发访问的读与写操作。为了规范读写锁的使用,RRW首先声明了ReadWriteLock接口,并通过ReadLock与WriteLock实现接口,确保读锁与写锁的正确操作。 为了实现锁的基本功能,WriteLock与ReadLock都继承了Lock接口。这些类内部依赖于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)抽象类,AQS为加锁和解锁过程提供了统一的模板函数,简化了锁实现的复杂性。核心组件与流程
AQS提供了一套多线程访问共享资源的同步模板,包括tryAcquire、release等核心抽象函数。WriteLock与ReadLock通过继承Sync类,实现了AQS中的tryAcquire、release(写锁)和tryAcquireShared、tryReleaseShared(读锁)函数。 Sync类在ReentrantReadWriteLock中扮演关键角色,它不仅实现了AQS的抽象函数,还通过位运算优化了读写锁状态的存储,减少了资源消耗。此外,Sync类还定义了HoldCounter与ThreadLocalHoldCounter,进一步管理锁的状态与操作。公平与非公平策略
为了适应不同场景的需求,ReentrantReadWriteLock支持公平与非公平策略。通过Sync类的FairSync与NonfairSync子类,实现了读锁与写锁的阻塞控制。公平策略确保了线程按顺序获取锁,而非公平策略允许各线程独立竞争。全局图与细节解析
文章最后,构建了一张全局图,清晰展示了ReentrantReadWriteLock的各个组件及其相互关系。通过深入细节,分别解释了读写锁的创建、获取与释放过程。以Lock接口的lock与unlock方法为主线,追踪了从Sync类出发的实现路径,包括tryAcquire、tryRelease等核心函数,以及它们在流程图中的表现。 总结,ReentrantReadWriteLock通过继承AQS并扩展公平与非公平策略,实现了高效、灵活的读写锁功能。通过精心设计的Sync类及其相关组件,确保了多线程环境下的并发控制与资源访问优化。深入理解其内部实现,有助于在实际项目中更好地应用读写锁,提升并发性能与系统稳定性。linux系统调用之write源码解析(基于linux0.)
Linux系统的write函数在底层操作上与read函数有相似之处。本文主要关注一般文件的写操作,我们首先从入口函数开始解析。
进入file_write函数,它的核心逻辑是根据文件inode中的信息,确定要写入的硬盘位置,即块号。如果目标块已存在,就直接返回块号;若不存在,则需要创建新的块。这个过程涉及到bmap函数,它负责根据文件系统状态为新块申请空间并标记为已使用。
创建新块的过程涉及到文件系统的超级块,通过检查当前块的使用情况,申请一个空闲块,并更新超级块以标记其为已使用。接着,超级块信息会被写回到硬盘,同时返回新建的块号。
回到file_write,处理完块的逻辑后,由于是新创建的块,其内容默认为0。这时,bread函数会读取新块的内容,这部分逻辑可以参考read函数的分析。读取后,用户数据会被写入buffer,同时标记为待写回(脏)状态。重要的是,数据实际上并未立即写入硬盘,而是先存储在缓存中。系统会通过后台线程定期将缓存中的内容刷新到硬盘。