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标签:Linux

缓存更新的套路

缓存更新的套路

cache看到好些人在写更新缓存数据代码时,先删除缓存,然后再更新数据库,而后续的操作会把数据再装载的缓存中。然而,这个是逻辑是错误的。试想,两个并发操作,一个是更新操作,另一个是查询操作,更新操作删除缓存后,查询操作没有命中缓存,先把老数据读出来后放到缓存中,然后更新操作更新了数据库。于是,在缓存中的数据还是老的数据,导致缓存中的数据是脏的,而且还一直这样脏下去了。

我不知道为什么这么多人用的都是这个逻辑,当我在微博上发了这个贴以后,我发现好些人给了好多非常复杂和诡异的方案,所以,我想写这篇文章说一下几个缓存更新的Design Pattern(让我们多一些套路吧)。

这里,我们先不讨论更新缓存和更新数据这两个事是一个事务的事,或是会有失败的可能,我们先假设更新数据库和更新缓存都可以成功的情况(我们先把成功的代码逻辑先写对)。

更新缓存的的Design Pattern有四种:Cache aside, Read through, Write through, Write behind caching,我们下面一一来看一下这四种Pattern。

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Docker基础技术:DeviceMapper

Docker基础技术:DeviceMapper

how_to_set_up_an_iSCSI_LUN_with_thin在上一篇介绍AUFS的文章中,大家可以看到,Docker的分层镜像是怎么通过UnionFS这种文件系统做到的,但是,因为Docker首选的AUFS并不在Linux的内核主干里,所以,对于非Ubuntu的Linux分发包,比如CentOS,就无法使用AUFS作为Docker的文件系统了。于是作为第二优先级的DeviceMapper就被拿出来做分层镜像的一个实现。

Device Mapper 简介

DeviceMapper自Linux 2.6被引入成为了Linux最重要的一个技术。它在内核中支持逻辑卷管理的通用设备映射机制,它为实现用于存储资源管理的块设备驱动提供了一个高度模块化的内核架构,它包含三个重要的对象概念,Mapped Device、Mapping Table、Target device。

Mapped Device 是一个逻辑抽象,可以理解成为内核向外提供的逻辑设备,它通过Mapping Table描述的映射关系和 Target Device 建立映射。Target device 表示的是 Mapped Device 所映射的物理空间段,对 Mapped Device 所表示的逻辑设备来说,就是该逻辑设备映射到的一个物理设备。

Mapping Table里有 Mapped Device 逻辑的起始地址、范围、和表示在 Target Device 所在物理设备的地址偏移量以及Target 类型等信息(注:这些地址和偏移量都是以磁盘的扇区为单位的,即 512 个字节大小,所以,当你看到128的时候,其实表示的是128*512=64K)。

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Docker基础技术:AUFS

Docker基础技术:AUFS

docker-filesystems-busyboxrwAUFS是一种Union File System,所谓UnionFS就是把不同物理位置的目录合并mount到同一个目录中。UnionFS的一个最主要的应用是,把一张CD/DVD和一个硬盘目录给联合 mount在一起,然后,你就可以对这个只读的CD/DVD上的文件进行修改(当然,修改的文件存于硬盘上的目录里)。

AUFS又叫Another UnionFS,后来叫Alternative UnionFS,后来可能觉得不够霸气,叫成Advance UnionFS。是个叫Junjiro Okajima(岡島順治郎)在2006年开发的,AUFS完全重写了早期的UnionFS 1.x,其主要目的是为了可靠性和性能,并且引入了一些新的功能,比如可写分支的负载均衡。AUFS在使用上全兼容UnionFS,而且比之前的UnionFS在稳定性和性能上都要好很多,后来的UnionFS 2.x开始抄AUFS中的功能。但是他居然没有进到Linux主干里,就是因为Linus不让,基本上是因为代码量比较多,而且写得烂(相对于只有3000行的union mount和10000行的UnionFS,以及其它平均下来只有6000行代码左右的VFS,AUFS居然有30000行代码),所以,岡島不断地改进代码质量,不断地提交,不断地被Linus拒掉,所以,到今天AUFS都还进不了Linux主干(今天你可以看到AUFS的代码其实还好了,比起OpenSSL好N倍,要么就是Linus对代码的质量要求非常高,要么就是Linus就是不喜欢AUFS)。

不过,好在有很多发行版都用了AUFS,比如:Ubuntu 10.04,Debian6.0, Gentoo Live CD支持AUFS,所以,也OK了。

好了,扯完这些闲话,我们还是看一个示例吧(环境:Ubuntu 14.04)

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Docker基础技术:Linux CGroup

Docker基础技术:Linux CGroup

filter前面,我们介绍了Linux Namespace,但是Namespace解决的问题主要是环境隔离的问题,这只是虚拟化中最最基础的一步,我们还需要解决对计算机资源使用上的隔离。也就是说,虽然你通过Namespace把我Jail到一个特定的环境中去了,但是我在其中的进程使用用CPU、内存、磁盘等这些计算资源其实还是可以随心所欲的。所以,我们希望对进程进行资源利用上的限制或控制。这就是Linux CGroup出来了的原因。

Linux CGroup全称Linux Control Group, 是Linux内核的一个功能,用来限制,控制与分离一个进程组群的资源(如CPU、内存、磁盘输入输出等)。这个项目最早是由Google的工程师在2006年发起(主要是Paul Menage和Rohit Seth),最早的名称为进程容器(process containers)。在2007年时,因为在Linux内核中,容器(container)这个名词太过广泛,为避免混乱,被重命名为cgroup,并且被合并到2.6.24版的内核中去。然后,其它开始了他的发展。

Linux CGroupCgroup 可​​​让​​​您​​​为​​​系​​​统​​​中​​​所​​​运​​​行​​​任​​​务​​​(进​​​程​​​)的​​​用​​​户​​​定​​​义​​​组​​​群​​​分​​​配​​​资​​​源​​​ — 比​​​如​​​ CPU 时​​​间​​​、​​​系​​​统​​​内​​​存​​​、​​​网​​​络​​​带​​​宽​​​或​​​者​​​这​​​些​​​资​​​源​​​的​​​组​​​合​​​。​​​您​​​可​​​以​​​监​​​控​​​您​​​配​​​置​​​的​​​ cgroup,拒​​​绝​​​ cgroup 访​​​问​​​某​​​些​​​资​​​源​​​,甚​​​至​​​在​​​运​​​行​​​的​​​系​​​统​​​中​​​动​​​态​​​配​​​置​​​您​​​的​​​ cgroup。

主要提供了如下功能:

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Docker基础技术:Linux Namespace(上)

Docker基础技术:Linux Namespace(上)

isolation时下最热的技术莫过于Docker了,很多人都觉得Docker是个新技术,其实不然,Docker除了其编程语言用go比较新外,其实它还真不是个新东西,也就是个新瓶装旧酒的东西,所谓的The New “Old Stuff”。Docker和Docker衍生的东西用到了很多很酷的技术,我会用几篇 文章来把这些技术给大家做个介绍,希望通过这些文章大家可以自己打造一个山寨版的docker。

当然,文章的风格一定会尊重时下的“流行”——我们再也没有整块整块的时间去看书去专研,而我们只有看微博微信那样的碎片时间(那怕我们有整块的时间,也被那些在手机上的APP碎片化了)。所以,这些文章的风格必然坚持“马桶风格”(希望简单到占用你拉一泡屎就时间,而且你还不用动脑子,并能学到些东西)

废话少说,我们开始。先从Linux Namespace开始。

 简介

Linux Namespace是Linux提供的一种内核级别环境隔离的方法。不知道你是否还记得很早以前的Unix有一个叫chroot的系统调用(通过修改根目录把用户jail到一个特定目录下),chroot提供了一种简单的隔离模式:chroot内部的文件系统无法访问外部的内容。Linux Namespace在此基础上,提供了对UTS、IPC、mount、PID、network、User等的隔离机制。

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Docker基础技术:Linux Namespace(下)

Docker基础技术:Linux Namespace(下)

jail_cellDocker基础技术:Linux Namespace(上篇)中我们了解了,UTD、IPC、PID、Mount 四个namespace,我们模仿Docker做了一个相当相当山寨的镜像。在这一篇中,主要想向大家介绍Linux的User和Network的Namespace。

好,下面我们就介绍一下还剩下的这两个Namespace。

User Namespace

User Namespace主要是用了CLONE_NEWUSER的参数。使用了这个参数后,内部看到的UID和GID已经与外部不同了,默认显示为65534。那是因为容器找不到其真正的UID所以,设置上了最大的UID(其设置定义在/proc/sys/kernel/overflowuid)。

要把容器中的uid和真实系统的uid给映射在一起,需要修改 /proc/<pid>/uid_map/proc/<pid>/gid_map 这两个文件。这两个文件的格式为:

ID-inside-ns ID-outside-ns length

其中:

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vfork 挂掉的一个问题

vfork 挂掉的一个问题

tux-fork在知乎上,有个人问了这样的一个问题——为什么vfork的子进程里用return,整个程序会挂掉,而且exit()不会?并给出了如下的代码,下面的代码一运行就挂掉了,但如果把子进程的return改成exit(0)就没事。

我受邀后本来不想回答这个问题的,因为这个问题明显就是RTFM的事,后来,发现这个问题放在那里好长时间,而挂在下面的几个答案又跑偏得比较严重,我觉得可能有些朋友看到那样的答案会被误导,所以就上去回答了一下这个问题。

下面我把问题和我的回答发布在这里,也供更多的人查看。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void) {
    int var;
    var = 88;
    if ((pid = vfork()) < 0) {
        printf("vfork error");
        exit(-1);
    } else if (pid == 0) { /* 子进程 */
        var++;
        return 0;
    }
    printf("pid=%d, glob=%d, var=%d\n", getpid(), glob, var);
    return 0;
}

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谜题的答案和活动的心得体会

谜题的答案和活动的心得体会

我于2014年8月3日周六的上午在微博、twitter、CoolShell上发布了一个和程序员有关的解谜题的活动——【活动】解谜题送礼物。我使用了二级域名fun.coolshell.cn做为这次活动的页面。

截止这篇文章发布的时候,fun.coolshell.cn的访问量UV大约有4万左右,通关人数大约有200人,但因为在活动的第二天网上就出了一些答题攻略,通过分析,实际靠自己能力通过的人数在130人左右。通过率大约不到4‰的样子。

在这里我把整个谜题和做这个活动的东西写一下,算是给自己的一个总结。

谜题的答案和花絮

fun.coolshell.cn上一共有十道谜题,要设计这些东西还真是费尽脑汁,这让我对那些设计谜题式游戏的人相当敬佩

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Alan Cox:大教堂、市集与市议会

Alan Cox:大教堂、市集与市议会

(感谢网友 @我的上铺叫路遥 投稿)

在网上搜到的Cox大叔于1998年在开源社区写的一篇文章,当时很轰动,明眼人一看就知道是针对ESR那篇《大教堂与市集》,从中可见Alan在项目管理风格上乃至个人性格上都与ESR、Linus等人不同之处。顺便说一句,Alan现在出于“家庭原因”已经离开了Linux项目,他曾经评价Linus是a good developer but a terrible engineer,甚至在Google+上直接说Linus就是一a*sh**e。不管如何,两位曾经十余年里并肩战斗惺惺相惜的大牛就此分道扬镳还是惹人唏嘘。

言归正传,以下为slashdot收录的英文原文:Cathedrals, Bazaars and the Town Council

以下是一些我对市集模式的想法,我认为这值得分享,这种模式会教你如何完全毁掉一个自由软件项目。我还举了一个我称之为“市议会”(Town Council)效应的实例(虽然那些市议员们可不这么认为,注:此处指Linux项目开发者)。

关于软件开发人员,你必须去了解一些情况。首先要了解的是真正优秀的程序员相对来说并不普遍,不仅如此,在很多其它专业领域里“真正的程序员”和一些捣乱的家伙之间的区别要比“伟大”和“普通”之间的区别要大得多,研究表明生产效率上最好的同其余的比重是30:1。

其次,你需要了解的是一大堆妄想型码农(wannabe programmer)总是善于发表意见。其中很多人患上了一种叫做“流行性热词”(buzzword)疾病,或者对他们“非黑即白”(one true path)的思考方式有着特殊的偏执,网上很多讨论都是廉价的。

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Alan Cox:单向链表中prev指针的妙用

Alan Cox:单向链表中prev指针的妙用

Alan Cox
Alan Cox

(感谢网友 @我的上铺叫路遥 投稿)

之前发过一篇二级指针操作单向链表的例子,显示了C语言指针的灵活性,这次再探讨一个指针操作链表的例子,而且是一种完全不同的用法。

这个例子是linux-1.2.13网络协议栈里的,关于链表遍历&数据拷贝的一处实现。源文件是/net/inet/dev.c,你可以从kernel.org官网上下载。

从最早的0.96c版本开始,linux网络部分一直采取TCP/IP协议族实现,这是最为广泛应用的网络协议,整个架构就是经典的OSI七层模型的描述,其中dev.c是属于链路层实现。从功能上看,其位于网络设备驱动程序和网络层协议实现模块之间,作为二者之间的数据包传输通道,一种接口模块而存在——对驱动层的接口函数netif_rx, 以及对网络层的接口函数net_bh。前者提供给驱动模块的中断例程调用,用于链路数据帧的封装;后者作为驱动中断例程底半部(buttom half),用于对数据帧的解析处理并向上层传送。

为了便于理解,这里补充一下网络通信原理和linux驱动中断机制的背景知识。从最底层的物理层说起,当主机和路由器相互之间进行通信的时候,在物理介质上(同轴、光纤等)以电平信号进行传输。主机或路由器的硬件接口(网卡)负责收发这些信号,当信号发送到接口,再由内置的调制解调器(modem)将数字信号转换成二进制码,这样才能驻留在主机的硬件缓存中。这时接口(网卡)设备驱动程序将通过硬中断来获取硬件缓存中的数据,驱动程序是操作系统中负责直接同硬件设备打交道的模块,硬中断的触发是初始化时通过设置控制寄存器实现的,用于通知驱动程序硬件缓存中有新的数据到来。linux卡设备驱动就是在中断处理例程(ISR)中将硬件缓存数据拷贝到内核缓存中,打包成数据链路帧进行解析处理,再向上分发到各种协议层。由于ISR上下文是原子性的、中断屏蔽的,整个步骤又较为繁琐,因此全部放在ISR中处理会影响到其它中断响应实时性,于是linux有实现一种bottom half的软中断处理机制,将整个ISR一分为二,前半部上下文屏蔽所有中断,专门处理紧急的、实时性强的事务,如拷贝硬件缓存并打包封装,后半部上下文没有屏蔽中断(但代码不可重入),用于处理比较耗时且非紧急事务,包括数据帧的解析处理和分发。下面要讲的net_bh就属于后半部。

我们主要关心的是将链路帧分发到协议层那一段逻辑,下面摘自net_bh函数中的一段代码:

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