16｜日志型文件系统：写入文件的时候断电了会发生什么？

该思维导图由 AI 生成，仅供参考

日志型文件系统是操作系统中用于管理文件的子系统，通过建立一系列数据结构，抽象出基础的文件访问能力，保证数据的可持久化。文章介绍了崩溃一致性问题的本质，即在写文件时可能出现的一致性问题，以及如何解决这一问题。文件系统中引入元数据带来了灵活性的同时，也带来了问题，每次写文件的操作实际上是一个操作序列，而不是一个单一的操作，这就引入了崩溃一致性问题。解决方案包括早期的FSCK机制和日志机制。FSCK机制通过挂载磁盘的时候检查错误并修复来解决问题，但其执行时间较长。相比之下，日志型文件系统采用日志机制，通过记录文件系统操作的日志，可以在系统崩溃后恢复到一个合法的状态，从而解决了崩溃一致性问题。文章深入浅出地介绍了文件系统的存储方式、元数据的问题以及解决方案，为读者提供了深入了解文件系统的基础知识。 日志型文件系统的核心思想是预写日志（WAL），即在执行真正的操作之前，先记录下要做的操作，以保证系统在崩溃后能恢复到正确状态。通过引入事务的概念，每次写文件操作都会记录对Inodes和Bitmaps的修改，并在记录前后引入事务开始和结束记录，从而实现原子性。日志的组织形式由一系列事务拼接而成，当系统崩溃时，可以根据日志恢复文件系统到合法状态。文章还提到了崩溃出现在不同阶段的处理方式，以及对日志记录方式的优化，如批量日志更新和只记录元数据等。通过引入预写日志的手段，日志型文件系统解决了文件状态不一致的问题，相比于传统的FSCK机制，提高了系统的恢复效率和性能。 总的来说，日志型文件系统通过引入预写日志的机制，解决了崩溃一致性问题，保证了文件系统的可靠性和一致性。同时，文章还提到了对日志记录方式的优化，为读者提供了深入了解文件系统的基础知识，并鼓励读者思考如何进一步提高文件系统的性能。