需求:
有一个第三方服务,它的配置文件为a.txt;此时我们的java程序需要根据用户需求生成新的配置并写入到第三方服务的配置文件中去。
首次实现:
使用java在生成合法的配置信息,以流的形式写入到文件去。
缺陷:
第三方服务每隔1m会去加载配置查看是否更新,如果去加载配置的时候正在写入,那么就会读取不成功,从而导致服务配置更新失败。主要的问题点就在于配置文件的更新不是原子操作。
解决思路:
此时我们就需要一个原子性的操作来帮我们完成配置文件的更新。此时对熟悉的命令我们会想到cp、mv 此时我们应该使用哪个呢?这时就需要了解它们内部的实现原理。
inode
概念
首先会提到inode,那么inode是什么呢?
文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。
操作系统读取硬盘的时候,不会一个个扇区地读取,这样效率太低,而是一次性连续读取多个扇区,即一次性读取一个"块"(block)。这种由多个扇区组成的"块",是文件存取的最小单位。"块"的大小,最常见的是4KB,即连续八个sector组成一个block。
文件数据都储存在"块"中,那么很显然,我们还必须找到一个地方储存文件的元信息,比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode,中文译名为"索引节点"。每一个文件都有对应的inode,里面包含了与该文件有关的一些信息。
inode内容
- - File:显示文件名
- - Size:显示文件大小
- - Blocks:文件使用的数据块总数
- - IO Block:IO块大小
- - regular file:文件类型(常规文件)
- - Device:设备编号
- - Inode:Inode号
- - Links:链接数
- - Access:文件的权限
- - Gid、Uid:文件所有权的Gid和Uid
Linux下的三个时间:
1. Access Time:简写为atime,表示文件的访问时间。当文件内容被访问时,更新这个时间
2. Modify Time:简写为mtime,表示文件内容的修改时间,当文件的数据内容被修改时,更新这个时间。
3. Change Time:简写为ctime,表示文件的状态时间,当文件的状态被修改时,更新这个时间,例如文件的链接数,大小,权限,Blocks数。
总之,除了文件名以外的所有文件信息,都存在inode之中。
inode结构
了解一下文件系统如何存取文件的:
1、根据文件名,通过Directory里的对应关系,找到文件对应的Inode number
2、再根据Inode number读取到文件的Inode table
3、再根据Inode table中的Pointer读取到相应的Blocks
这里有一个重要的内容,就是Directory,他不是我们通常说的目录,而是一个列表,记录了一个文件/目录名称对应的Inode number。如下图:
inode大小
inode也会消耗硬盘空间,所以硬盘格式化的时候,操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区,存放文件数据;另一个是inode区(inode table),存放inode所包含的信息。每个inode节点的大小,一般是128字节或256字节。inode节点的总数,在格式化时就给定,一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中,每个inode节点的大小为128字节,每1KB就设置一个inode,那么inode table的大小就会达到128MB,占整块硬盘的12.8%。
查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量,可以使用df命令。
由于每个文件都必须有一个inode,因此有可能发生inode已经用光,但是硬盘还未存满的情况。这时,就无法在硬盘上创建新文件。
inode号码
对于一个磁盘分区来说,inode号码是唯一的。
这里值得重复一遍,Unix/Linux系统内部不使用文件名,而使用inode号码来识别文件。对于系统来说,文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。表面上,用户通过文件名,打开文件。实际上,系统内部这个过程分成三步:
首先,系统找到这个文件名对应的inode号码;其次,通过inode号码,获取inode信息;最后,根据inode信息,找到文件数据所在的block,读出数据。
使用ls -i命令,可以看到文件名对应的inode号码:
inode号码什么时候改变?
对于一个磁盘分区来说,inode号码是唯一的。因此当文件要跨分区进行移动时就会改变;剩下的就是文件删除才会变更。(有一些命令对文件内容进行操作也会引起inode的变更,比如使用sed删除文件的前100行,这种操作其实相当于新建一个临时文件、把旧文件100行之后的东西输出到临时文件、将文件名字的映射修改为新inode。)
回到最初的问题
使用java在生成合法的配置信息,以流的形式写入到文件去。
我们此时要保证的是同一个磁盘的文件即可,因为不同的磁盘在文件移动的过程中依然存在流的copy,不是一个原子性的操作。那么此时我们就解决了问题,congratulations!