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日志文件系统与磁盘寿命

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 所有的现代存储设备,都是靠物理效应来实现,反复的擦写某一块区域,会导致那一块区域的寿命严重下降。一般EEPROM只能反复烧写1000次,是最早期的可写存储,而用于优盘的,能反复烧写100,000次。实际上Flash ROM就是基于EEPROM增加寿命修改而来的,结构上非常类似。硬盘的数量则更高,一般上亿次左右,但是硬盘肯定也有寿命的。

我们经常删除文件,然后再创建文件,因为文件系统的分配方式必须是连续分配(磁头和碎片效率问题),这样同一个区域,一般在中部,被反复的写入、删除,再写入,导致这一块区域的寿命远低于其他区域,最终的结果就是因为局部寿命耗尽导致整个磁盘提前劳损。

磁头是连续的,如果分开存储,不连续的话,磁头得反复定位,导致磁盘效率下降,这就是碎片整理的目的。知道了这些基础之后,回到我们的话题,日志的目的,是什么呢?日志就是一张表,记录被管理的磁盘的每一个区块的写入次数,并且为分配模式提供参考,始终给新文件分配最少写入次数的区块。

之所以微软的文件系统没有日志概念,因为微软早在当初就申请了基于驱动的日志设计,在原始IO阶段就已经日志化了,因而上层的FS不需要日志。Linux之所以需要日志化文件系统,而不实现日志驱动,是因为为了避免侵权,但技术上走入了劣势,只能靠JFFS、EXT3这类的基于文件系统的日志系统提供保护。

日志,就是让你刚删掉的文件被保留,如果再创建文件,会分配整个磁盘写入最少的区域,往往是从未用过的硬盘区域。

然后再补充一下硬盘的工作原理,硬盘之所以有寿命,因为所有硬盘的盘面,都是铝做的,然后表面喷涂了一层矩磁性物质薄膜。去年的诺贝尔物理学奖获得者,就是研究矩磁性物质的。矩磁性物质,是指该物质的磁化曲线是矩形的,一旦超过某高斯磁场强度,区域就被磁化,从而记录下信息。要想到,磁化,就会有力的作用,大家见过墙上的油漆,拿橡皮锤砸几下没事,砸多了就掉皮,何况磁盘上喷涂的都是纳米级厚度的矩磁物质薄膜。所以磁盘物理损伤,拆看一看都是掉皮,都是因为写入过多导致。

 
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