第21章 其他文件系统
附录 D. OpenPGP 密钥
19.3.RAID1 - 镜像
RAID1,或称镜像,是将相同的数据写入一个以上的磁盘驱动器的技术。镜像通常被用来防止因驱动器故障而导致的数据丢失。镜像中的每个驱动器都包含一个相同的数据副本。当一个单独的驱动器发生故障时,镜像继续工作,提供来自仍在运行的驱动器的数据。计算机继续运行,管理员有时间在不影响用户的情况下更换故障驱动器。
这些例子中说明了两种常见的情况。第一个例子是用两个新的驱动器创建一个镜像,用它来替代现有的单个驱动器。第二个例子在一个新的驱动器上创建一个镜像,把旧的驱动器的数据复制到它上面,然后把旧的驱动器插入镜像中。虽然这个过程稍微复杂一些,但它只需要一个新的驱动器。
传统上,镜像中的两个驱动器在型号和容量上是相同的,但是 gmirror(8) 并不要求这样。用不同的驱动器创建的镜像,其容量等于镜像中最小的驱动器的容量。较大驱动器上的额外空间将不被使用。后来插入镜像的硬盘必须至少有与镜像中最小的硬盘一样的容量。
警告:
这里显示的镜像步骤是非破坏性的,但与任何主要的磁盘操作一样,先做一个完整的备份。
警告:
虽然 dump(8) 在这些程序中被用来复制文件系统,但它对有软更新日志的文件系统不起作用。参见 tunefs(8) 以获得关于检测和禁用软更新日志的信息。

19.3.1 元数据问题

许多磁盘系统在每个磁盘的末端存储元数据。在重新使用磁盘做镜像之前,旧的元数据应该被擦除。大多数问题是由两种特殊类型的遗留元数据引起的。GPT 分区表和之前镜像的旧元数据。
GPT 元数据可以用 gpart(8) 来擦除。这个例子删除了 ada8 磁盘上的主分区和备份 GPT 分区表。
1
# gpart destroy -F ada8
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使用 gmirror(8) 可以将一个磁盘从活动镜像中移除,并在一个步骤中擦除元数据。这里,例子中的磁盘 ada8 被从活动镜像 gm4 中移除。
1
# gmirror remove gm4 ada8
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如果镜像没有运行,但是旧的镜像元数据仍然在磁盘上,使用 gmirror clear 来移除它。
1
# gmirror clear ada8
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gmirror(8) 在磁盘的末端存储一个元数据块。由于 GPT 分区方案也在磁盘的末端存储元数据,所以不推荐用 gmirror(8) 来镜像整个 GPT 磁盘。这里使用 MBR 分区,因为它只在磁盘的开始部分存储一个分区表,不会与镜像元数据冲突。

19.3.2. 用两个新磁盘创建一个镜像

在这个例子中,FreeBSD 已经被安装在一个单一的磁盘上,即 ada0 。两个新的磁盘,ada1ada2,已经被连接到系统中。在这两个磁盘上将创建一个新的镜像,用来替换旧的单磁盘。
geom_mirror.ko 内核模块必须被内置到内核中,或者在启动或运行时加载。现在手动加载内核模块。
1
# gmirror load
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用两个新的驱动器创建镜像。
1
# gmirror label -v gm0 /dev/ada1 /dev/ada2
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gm0 是一个用户选择的设备名称,分配给新的镜像。镜像启动后,这个设备名出现在 /dev/mirror/ 中。
现在可以用 gpart(8) 在镜像上创建 MBR 和 bsdlabel 分区表。这个例子使用了传统的文件系统布局,有 / 、 swap 、 /var/tmp/usr 分区。一个单一的/和一个交换分区也可以工作。
镜像上的分区不一定要和现有磁盘上的分区一样大,但它们必须大到足以容纳ada0上已有的所有数据。
1
# gpart create -s MBR mirror/gm0
2
# gpart add -t freebsd -a 4k mirror/gm0
3
# gpart show mirror/gm0
4
=> 63 156301423 mirror/gm0 MBR (74G)
5
63 63 - free - (31k)
6
126 156301299 1 freebsd (74G)
7
156301425 61 - free - (30k)
Copied!
1
# gpart create -s BSD mirror/gm0s1
2
# gpart add -t freebsd-ufs -a 4k -s 2g mirror/gm0s1
3
# gpart add -t freebsd-swap -a 4k -s 4g mirror/gm0s1
4
# gpart add -t freebsd-ufs -a 4k -s 2g mirror/gm0s1
5
# gpart add -t freebsd-ufs -a 4k -s 1g mirror/gm0s1
6
# gpart add -t freebsd-ufs -a 4k mirror/gm0s1
7
# gpart show mirror/gm0s1
8
=> 0 156301299 mirror/gm0s1 BSD (74G)
9
0 2 - free - (1.0k)
10
2 4194304 1 freebsd-ufs (2.0G)
11
4194306 8388608 2 freebsd-swap (4.0G)
12
12582914 4194304 4 freebsd-ufs (2.0G)
13
16777218 2097152 5 freebsd-ufs (1.0G)
14
18874370 137426928 6 freebsd-ufs (65G)
15
156301298 1 - free - (512B)
Copied!
通过在 MBR 和 bsdlabel 中安装 bootcode 并设置活动片,使镜像可启动。
1
# gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0
2
# gpart set -a active -i 1 mirror/gm0
3
# gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1
Copied!
格式化新镜像上的文件系统,启用软更新。
1
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1a
2
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1d
3
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1e
4
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1f
Copied!
现在可以用 dump(8)restore(8) 将原始 ada0 磁盘上的文件系统复制到镜像上。
1
# mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt
2
# dump -C16 -b64 -0aL -f - / | (cd /mnt && restore -rf -)
3
# mount /dev/mirror/gm0s1d /mnt/var
4
# mount /dev/mirror/gm0s1e /mnt/tmp
5
# mount /dev/mirror/gm0s1f /mnt/usr
6
# dump -C16 -b64 -0aL -f - /var | (cd /mnt/var && restore -rf -)
7
# dump -C16 -b64 -0aL -f - /tmp | (cd /mnt/tmp && restore -rf -)
8
# dump -C16 -b64 -0aL -f - /usr | (cd /mnt/usr && restore -rf -)
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编辑 /mnt/etc/fstab 以指向新的镜像文件系统。
1
# Device Mountpoint FStype Options Dump Pass#
2
/dev/mirror/gm0s1a / ufs rw 1 1
3
/dev/mirror/gm0s1b none swap sw 0 0
4
/dev/mirror/gm0s1d /var ufs rw 2 2
5
/dev/mirror/gm0s1e /tmp ufs rw 2 2
6
/dev/mirror/gm0s1f /usr ufs rw 2 2
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如果 geom_mirror.ko 内核模块没有被内置到内核中,编辑 /mnt/boot/loader.conf 以在启动时加载该模块。
1
geom_mirror_load="YES"
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重新启动系统以测试新的镜像,并验证所有数据是否已经复制。BIOS 会把镜像看作是两个独立的硬盘,而不是一个镜像。由于这两个硬盘是相同的,所以选择哪一个来启动并不重要。
如果启动有问题,请参见故障排除。关掉电源并断开原始 ada0 磁盘的连接,可以将其作为离线备份保存。
在使用中,镜像的行为就像原来的单盘一样。

19.3.3. 用现有的驱动器创建一个镜像

在这个例子中,FreeBSD 已经被安装在一个单一的磁盘上,即 ada0 。一个新的磁盘,ada1 ,已经被连接到系统中。在新的磁盘上将创建一个单盘镜像,将现有的系统复制到上面,然后将旧的磁盘插入镜像中。这个稍微复杂的过程是需要的,因为 gmirror 需要在每个磁盘的末尾放一个512字节的元数据块,而现有的 ada0 通常已经分配了所有的空间。
加载 geom_mirror.ko 内核模块。
1
# gmirror load
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diskinfo 检查原始磁盘的介质大小。
1
# diskinfo -v ada0 | head -n3
2
/dev/ada0
3
512 # sectorsize
4
1000204821504 # mediasize in bytes (931G)
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在新磁盘上创建一个镜像。为了确保镜像的容量不比原来的 ada0 驱动器大,gnop(8) 被用来创建一个大小完全相同的假驱动器。这个驱动器不存储任何数据,只是用来限制镜像的大小。当 gmirror(8) 创建镜像时,它将把容量限制在 gzero.nop 的大小,即使新的 ada1 驱动器有更多的空间。注意,第二行中的 1000204821504 等于上面 diskinfo 显示的 ada0 的介质大小。
1
# geom zero load
2
# gnop create -s 1000204821504 gzero
3
# gmirror label -v gm0 gzero.nop ada1
4
# gmirror forget gm0
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由于 gzero.nop 不存储任何数据,镜像不会将其视为连接。镜像被告知要“忘记”未连接的组件,删除对 gzero.nop 的引用。结果是一个镜像设备只包含一个磁盘,ada1
创建 gm0 后,查看 ada0 的分区表。这个输出是来自一个 1TB 的驱动器。如果在驱动器的末端有一些未分配的空间,内容可以直接从 ada0 复制到新的镜像。
但是,如果输出显示磁盘上的所有空间都被分配了,就像下面的列表一样,那么磁盘末端的 512 字节的镜像元数据就没有可用空间了:
1
# gpart show ada0
2
=> 63 1953525105 ada0 MBR (931G)
3
63 1953525105 1 freebsd [active] (931G)
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在这种情况下,必须编辑分区表以减少镜像 /gm0 上一个扇区的容量。这个过程将在后面解释。
在这两种情况下,应首先使用 gpart backupgpart restore来复制主磁盘上的分区表:
1
# gpart backup ada0 > table.ada0
2
# gpart backup ada0s1 > table.ada0s1
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这些命令创建了两个文件,table.ada0table.ada0s1 。这个例子来自一个 1TB 的硬盘:
1
# cat table.ada0
2
MBR 4
3
1 freebsd 63 1953525105 [active]
Copied!
1
# cat table.ada0s1
2
BSD 8
3
1 freebsd-ufs 0 4194304
4
2 freebsd-swap 4194304 33554432
5
4 freebsd-ufs 37748736 50331648
6
5 freebsd-ufs 88080384 41943040
7
6 freebsd-ufs 130023424 838860800
8
7 freebsd-ufs 968884224 984640881
Copied!
如果在磁盘的末端没有显示出自由空间,那么分片和最后一个分区的大小都必须减少一个扇区。编辑这两个文件,将分片和最后一个分区的大小都减少一个。这些是每个列表中的最后数字:
1
# cat table.ada0
2
MBR 4
3
1 freebsd 63 1953525104 [active]
Copied!
1
# cat table.ada0s1
2
BSD 8
3
1 freebsd-ufs 0 4194304
4
2 freebsd-swap 4194304 33554432
5
4 freebsd-ufs 37748736 50331648
6
5 freebsd-ufs 88080384 41943040
7
6 freebsd-ufs 130023424 838860800
8
7 freebsd-ufs 968884224 984640880
Copied!
如果在磁盘的末端至少有一个扇区没有被分配,这两个文件可以不加修改地使用。
现在将分区表恢复到 mirror/gm0
1
# gpart restore mirror/gm0 < table.ada0
2
# gpart restore mirror/gm0s1 < table.ada0s1
Copied!
gpart show 检查分区表。这个例子中,gm0s1a 代表 /gm0s1d 代表 /vargm0s1e 代表 /usrgm0s1f 代表 /data1 ,而 gm0s1g 代表 /data2
1
# gpart show mirror/gm0
2
=> 63 1953525104 mirror/gm0 MBR (931G)
3
63 1953525042 1 freebsd [active] (931G)
4
1953525105 62 - free - (31k)
5
6
# gpart show mirror/gm0s1
7
=> 0 1953525042 mirror/gm0s1 BSD (931G)
8
0 2097152 1 freebsd-ufs (1.0G)
9
2097152 16777216 2 freebsd-swap (8.0G)
10
18874368 41943040 4 freebsd-ufs (20G)
11
60817408 20971520 5 freebsd-ufs (10G)
12
81788928 629145600 6 freebsd-ufs (300G)
13
710934528 1242590514 7 freebsd-ufs (592G)
14
1953525042 63 - free - (31k)
Copied!
分片和最后一个分区都必须在磁盘的末端有至少一个空闲块。
在这些新分区上创建文件系统。分区的数量将有所不同,以配合原始磁盘,即 ada0
1
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1a
2
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1d
3
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1e
4
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1f
5
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1g
Copied!
通过在 MBR 和 bsdlabel 中安装 bootcode 并设置活动片,使镜像可启动:
1
# gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0
2
# gpart set -a active -i 1 mirror/gm0
3
# gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1
Copied!
调整 /etc/fstab 以使用镜像上的新分区。先把这个文件复制到 /etc/fstab.orig ,以此来备份:
1
# cp /etc/fstab /etc/fstab.orig
Copied!
编辑 /etc/fstab ,将 /dev/ada0 替换为 mirror/gm0
1
# Device Mountpoint FStype Options Dump Pass#
2
/dev/mirror/gm0s1a / ufs rw 1 1
3
/dev/mirror/gm0s1b none swap sw 0 0
4
/dev/mirror/gm0s1d /var ufs rw 2 2
5
/dev/mirror/gm0s1e /usr ufs rw 2 2
6
/dev/mirror/gm0s1f /data1 ufs rw 2 2
7
/dev/mirror/gm0s1g /data2 ufs rw 2 2
Copied!
如果 geom_mirror.ko 内核模块没有被内置到内核中,编辑 /boot/loader.conf 在启动时加载它:
1
geom_mirror_load="YES"
Copied!
现在可以用 dump(8)restore(8) 将原始磁盘的文件系统复制到镜像上。用 dump -L 转储的每个文件系统都会先创建一个快照,这可能需要一些时间:
1
# mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt
2
# dump -C16 -b64 -0aL -f - / | (cd /mnt && restore -rf -)
3
# mount /dev/mirror/gm0s1d /mnt/var
4
# mount /dev/mirror/gm0s1e /mnt/usr
5
# mount /dev/mirror/gm0s1f /mnt/data1
6
# mount /dev/mirror/gm0s1g /mnt/data2
7
# dump -C16 -b64 -0aL -f - /usr | (cd /mnt/usr && restore -rf -)
8
# dump -C16 -b64 -0aL -f - /var | (cd /mnt/var && restore -rf -)
9
# dump -C16 -b64 -0aL -f - /data1 | (cd /mnt/data1 && restore -rf -)
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# dump -C16 -b64 -0aL -f - /data2 | (cd /mnt/data2 && restore -rf -)
Copied!
重新启动系统,从 ada1 启动。如果一切正常,系统将从 mirror/gm0 启动,现在 mirror/gm0 包含的数据与 ada0 之前的一样。如果启动有问题,请看故障排除。
在这一点上,镜像仍然只包括单一的 ada1 磁盘。
mirror/gm0 成功启动后,最后一步是将 ada0 插入镜像中。
重要提醒:
ada0 被插入镜像时,它以前的内容会被镜像的数据覆盖。在将 ada0 加入镜像之前,请确定 mirror/gm0 的内容与 ada0 相同。如果之前通过 dump(8)restore(8) 复制的内容与 ada0 上的内容不一致,请重新修改 /etc/fstab ,将文件系统挂载到 ada0 上,重新启动,然后重新开始整个过程。
1
# gmirror insert gm0 ada0
2
GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0
Copied!
两个磁盘之间的同步将立即开始。使用gmirror status来查看进度。
1
# gmirror status
2
Name Status Components
3
mirror/gm0 DEGRADED ada1 (ACTIVE)
4
ada0 (SYNCHRONIZING, 64%)
Copied!
一段时间后,同步将结束。
1
GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0 finished.
2
# gmirror status
3
Name Status Components
4
mirror/gm0 COMPLETE ada1 (ACTIVE)
5
ada0 (ACTIVE)
Copied!
mirror/gm0 现在由两个磁盘 ada0ada1 组成,内容会自动相互同步。在使用中,mirror/gm0 的行为就像原来的单硬盘一样。

19.3.4. 故障排除

如果系统不再启动,可能需要改变 BIOS 设置,以便从新的镜像驱动器中的一个启动。任何一个镜像驱动器都可以用来启动,因为它们包含相同的数据。
如果启动停止时出现这个信息,说明镜像设备出了问题。
1
Mounting from ufs:/dev/mirror/gm0s1a failed with error 19.
2
3
Loader variables:
4
vfs.root.mountfrom=ufs:/dev/mirror/gm0s1a
5
vfs.root.mountfrom.options=rw
6
7
Manual root filesystem specification:
8
<fstype>:<device> [options]
9
Mount <device> using filesystem <fstype>
10
and with the specified (optional) option list.
11
12
eg. ufs:/dev/da0s1a
13
zfs:tank
14
cd9660:/dev/acd0 ro
15
(which is equivalent to: mount -t cd9660 -o ro /dev/acd0 /)
16
17
? List valid disk boot devices
18
. Yield 1 second (for background tasks)
19
<empty line> Abort manual input
20
21
mountroot>
Copied!
忘记在 /boot/loader.conf 中加载 geom_mirror.ko 模块会导致这个问题。要解决这个问题,从 FreeBSD 安装介质启动,在第一个提示符下选择 Shell 。然后加载镜像模块并安装镜像设备。
1
# gmirror load
2
# mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt
Copied!
编辑 /mnt/boot/loader.conf,添加一行来加载镜像模块:
保存该文件并重新启动。
其他导致 error 19 的问题需要更多的努力来解决。尽管系统应该从 ada0 启动,但如果 /etc/fstab 不正确,会出现另一个选择 shell 的提示。在 boot loader提示下输入 ufs:/dev/ada0s1a ,然后按回车键。撤销 /etc/fstab 中的编辑,然后从原始磁盘(ada0)而不是镜像中加载文件系统。重新启动系统并再次尝试该过程。
1
Enter full pathname of shell or RETURN for /bin/sh:
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# cp /etc/fstab.orig /etc/fstab
3
# reboot
Copied!

19.3.5. 从磁盘故障中恢复

磁盘镜像的好处是,一个单独的磁盘可以发生故障而不会导致镜像丢失任何数据。在上面的例子中,如果 ada0 发生故障,镜像将继续工作,从剩余的工作驱动器,ada1 提供数据。
要更换故障的硬盘,请关闭系统,用一个容量相同或更大的新硬盘物理替换故障的硬盘。制造商在以千兆字节为单位对硬盘进行评级时,使用了一些任意的数值,真正确定的唯一方法是比较 diskinfo -v 所显示的扇区总数。一个容量大于镜像的驱动器可以工作,尽管新驱动器上的额外空间将不会被使用。
在计算机重新上电后,镜像将以“降级”模式运行,只有一个驱动器。镜像被告知要忘记当前没有连接的驱动器:
1
# gmirror forget gm0
Copied!
任何旧的元数据都应该按照元数据问题中的说明从替换磁盘中清除。然后将替换磁盘(本例中为 ada4 )插入镜像中:
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# gmirror insert gm0 /dev/ada4
Copied!
当新的驱动器被插入镜像时,重新同步开始。这个将镜像数据复制到新驱动器的过程可能需要一段时间。在复制过程中,镜像的性能会大大降低,所以插入新的驱动器最好在计算机上的需求较低时进行。
可以用 gmirror status 监控进度,它显示正在同步的驱动器和完成的百分比。在重新同步的过程中,状态将是 DEGRADED ,当这个过程结束时将变为 COMPLETE