假设您的程序正在将信息写入文件。如果系统崩溃，磁盘如何恢复您的文件？

Question

当您的文件正在被您的程序写入时，系统崩溃会发生吗？

另外，当您的程序写入文件时，它实际上不是直接写入磁盘，而是写入内存吗？

因为看起来系统将写入的数据传输到内存中会更有效，然后当它完全写入时再将内容传输回磁盘。

无论如何，无论您的程序直接写入磁盘，还是完成的文件正在被系统复制到磁盘上的各个位置，磁盘如何恢复数据？

Answer 1

因为看起来系统将写入的数据传输到内存中会更有效，然后当它完全写入时再将内容传输回磁盘。

在现代操作系统中，文件访问是缓冲的。您的程序写入由操作系统维护的部分内存，当该区域变满或关闭文件时，缓冲区将写入磁盘。通过这种方式，您可以根据需要将几 GB 的随机数据写入文件，但在执行此操作时不会消耗那么多内存。同时，当您的程序一次写入几个字节时，磁盘子系统可以自由地做其他事情。

无论如何，无论您的程序直接写入磁盘，还是完成的文件正在被系统复制到磁盘上的各个位置，磁盘如何恢复数据？

取决于操作系统和特定的文件系统。通常，数据会写入磁盘上的新文件中。当您的程序关闭文件时，缓冲区会被刷新，并且目录会更新为指向新文件而不是旧文件，旧文件随后可以被删除。如果系统在写入过程中崩溃，这可以避免数据损坏——在最后一刻更改目录会产生“原子”写入的错觉。

您可能想阅读有关日志文件系统和事务文件系统的信息。

其他策略也是可能的。整个教科书都可以在文件系统和容错方面找到。

最后，有时文件系统无法恢复您的文件。有时根本无法恢复。我上面提到的策略是对您所询问的各种问题的回应，据我所知，它们在使磁盘保持一致状态方面非常有效。较旧的文件系统在这方面不太擅长，如果您在写入磁盘时碰巧断电，则文件或整个磁盘可能会受到损害。曾经有一个很大的磁盘修复实用程序市场，例如 Norton Disk Doctor。随着更可靠的操作系统实施，该市场似乎已经减弱，但其中一些产品仍然可用。

Answer 2

大多数现代文件系统都有日志记录。这意味着文件/文件系统有一个更改日志。在崩溃时，如果最后一个条目没有标记为已完成，则可以回滚它；或者如果有足够的信息，可以制定。

维基百科有这个：

为了防止这种[崩溃时的数据丢失]，日志文件系统分配了一个特殊区域——日志——它提前记录了它将进行的更改。崩溃后，恢复只涉及从文件系统读取日志并从该日志中重放更改，直到文件系统再次保持一致。因此，这些更改被称为原子的（或不可分割的），因为它们要么：成功（最初成功或在恢复期间完全重播），要么根本不重播（被跳过，因为它们之前尚未完全写入日志崩溃发生）。

在 Windows（vista 及更高版本）中，有一种称为卷影复制 (VSS) 的技术，它使文件系统以“写入时复制”的方式运行，这意味着当您写入文件时，旧文件不会被被破坏，实际上完好无损。这允许在崩溃后恢复，但更重要的是，它还允许在文件锁定并且进程（例如备份服务）需要读取该文件时访问文件的最后一个稳定版本。