21.3.RAID1——镜像 ================ RAID1，或称 *镜像*\ ，是将相同的数据写入一个以上的磁盘设备的技术。镜像通常被用来防止因磁盘故障而导致的数据丢失。镜像中的每个磁盘都包含一个相同的数据副本。当一个单独的磁盘发生故障时，镜像继续工作，提供来自仍在运行的磁盘的数据。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磁盘。 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磁盘创建一个镜像，用它来替代现有的单个磁盘。第二个例子在一个新的磁盘上创建一个镜像，把旧的磁盘的数据复制到它上面，然后把旧的磁盘插入镜像中。虽然这个过程稍微复杂一些，但它只需要一个新的磁盘。 传统上，镜像中的两个磁盘在型号和容量上是相同的，但是 gmirror(8) 并不要求这样。用不同的磁盘创建的镜像，其容量等于镜像中最小的磁盘的容量。较大磁盘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。 21.3.1.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，应该擦除旧的元数据。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。 可以用 `gpart(8) `__ 来擦除 GPT 元数据。这个例子删除了 **ada8** 磁盘上的 GPT 主分区表和 GPT 备份分区表。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart destroy -F ada8 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror remove gm4 ada8 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror clear ada8 `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。 21.3.2.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，\ **ada1** 和 **ada2** 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，用来替换旧的单个磁盘。 **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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror load 用两个新的磁盘创建镜像： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror label -v gm0 /dev/ada1 /dev/ada2 **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** 和 **/usr** 分区。单一的 **/** 和交换分区也是可以的。 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。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart create -s MBR mirror/gm0 # gpart add -t freebsd -a 4k mirror/gm0 # gpart show mirror/gm0 => 63 156301423 mirror/gm0 MBR (74G) 63 63 - free - (31k) 126 156301299 1 freebsd (74G) 156301425 61 - free - (30k) .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart create -s BSD mirror/gm0s1 # gpart add -t freebsd-ufs -a 4k -s 2g mirror/gm0s1 # gpart add -t freebsd-swap -a 4k -s 4g mirror/gm0s1 # gpart add -t freebsd-ufs -a 4k -s 2g mirror/gm0s1 # gpart add -t freebsd-ufs -a 4k -s 1g mirror/gm0s1 # gpart add -t freebsd-ufs -a 4k mirror/gm0s1 # gpart show mirror/gm0s1 => 0 156301299 mirror/gm0s1 BSD (74G) 0 2 - free - (1.0k) 2 4194304 1 freebsd-ufs (2.0G) 4194306 8388608 2 freebsd-swap (4.0G) 12582914 4194304 4 freebsd-ufs (2.0G) 16777218 2097152 5 freebsd-ufs (1.0G) 18874370 137426928 6 freebsd-ufs (65G) 156301298 1 - free - (512B) 通过在 MBR 和 bsdlabel 中安装 bootcode 并设置活动 slice，使镜像可启动： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0 # gpart set -a active -i 1 mirror/gm0 # gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1 格式化新镜像上的文件系统，启用软更新。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # newfs -U /dev/mirror/gm0s1a # newfs -U /dev/mirror/gm0s1d # newfs -U /dev/mirror/gm0s1e # newfs -U /dev/mirror/gm0s1f 现在可以用 `dump(8) `__ 和 `restore(8) `__ 将原始 **ada0** 磁盘上的文件系统复制到镜像上。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt # dump -C16 -b64 -0aL -f - / | (cd /mnt && restore -rf -) # mount /dev/mirror/gm0s1d /mnt/var # mount /dev/mirror/gm0s1e /mnt/tmp # mount /dev/mirror/gm0s1f /mnt/usr # dump -C16 -b64 -0aL -f - /var | (cd /mnt/var && restore -rf -) # dump -C16 -b64 -0aL -f - /tmp | (cd /mnt/tmp && restore -rf -) # dump -C16 -b64 -0aL -f - /usr | (cd /mnt/usr && restore -rf -) 编辑 **/mnt/etc/fstab** 以指向新的镜像文件系统： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # Device Mountpoint FStype Options Dump Pass# /dev/mirror/gm0s1a / ufs rw 1 1 /dev/mirror/gm0s1b none swap sw 0 0 /dev/mirror/gm0s1d /var ufs rw 2 2 /dev/mirror/gm0s1e /tmp ufs rw 2 2 /dev/mirror/gm0s1f /usr ufs rw 2 2 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session geom_mirror_load="YES" 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，而非一个镜像。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。 21.3.3.用现有的磁盘创建一个镜像 ------------------------------- 在这个例子中，FreeBSD 已经被安装在一个单一的磁盘上，即 **ada0**\ 。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有必要的，因为 ``gmirror`` 需要在每个磁盘的末尾放一个 512 byte 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror load 用 ``diskinfo`` 检查原始磁盘的镜像大小： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # diskinfo -v ada0 | head -n3 /dev/ada0 512 # sectorsize 1000204821504 # mediasize in bytes (931G) 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** 磁盘大，\ `gnop(8) `__ 被用来创建一个大小完全相同的假磁盘。这个磁盘不存储任何数据，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** 磁盘有更多的空间。注意，第二行中的 *1000204821504* 等于上面 diskinfo 显示的 **ada0** 的镜像大小。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # geom zero load # gnop create -s 1000204821504 gzero # gmirror label -v gm0 gzero.nop ada1 # gmirror forget gm0 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 的磁盘。如果在磁盘的末端有一些未分配的空间，可以直接从 **ada0** 复制内容到新的镜像。 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 byte 的镜像元数据就没有可用空间了： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart show ada0 => 63 1953525105 ada0 MBR (931G) 63 1953525105 1 freebsd [active] (931G) 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。这个过程将在后面进行解释。 在这两种情况下，应首先使用 ``gpart backup`` 和 ``gpart restore`` 来复制主磁盘上的分区表： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart backup ada0 > table.ada0 # gpart backup ada0s1 > table.ada0s1 这些命令创建了两个文件，\ **table.ada0** 和 **table.ada0s1**\ 。这个例子来自一个 1TB 的硬盘： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # cat table.ada0 MBR 4 1 freebsd 63 1953525105 [active] .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # cat table.ada0s1 BSD 8 1 freebsd-ufs 0 4194304 2 freebsd-swap 4194304 33554432 4 freebsd-ufs 37748736 50331648 5 freebsd-ufs 88080384 41943040 6 freebsd-ufs 130023424 838860800 7 freebsd-ufs 968884224 984640881 如果在磁盘的末端没有显示出自由空间，那么 slice 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 slice 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # cat table.ada0 MBR 4 1 freebsd 63 1953525104 [active] .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # cat table.ada0s1 BSD 8 1 freebsd-ufs 0 4194304 2 freebsd-swap 4194304 33554432 4 freebsd-ufs 37748736 50331648 5 freebsd-ufs 88080384 41943040 6 freebsd-ufs 130023424 838860800 7 freebsd-ufs 968884224 984640880 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**\ ： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart restore mirror/gm0 < table.ada0 # gpart restore mirror/gm0s1 < table.ada0s1 用 ``gpart show`` 检查分区表。这个例子中，\ **gm0s1a** 代表 **/**\ ，\ **gm0s1d** 代表 **/var**\ ，\ **gm0s1e** 代表 **/usr**\ ，\ **gm0s1f** 代表 **/data1**\ ，而 **gm0s1g** 代表 **/data2**\ ： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart show mirror/gm0 => 63 1953525104 mirror/gm0 MBR (931G) 63 1953525042 1 freebsd [active] (931G) 1953525105 62 - free - (31k) # gpart show mirror/gm0s1 => 0 1953525042 mirror/gm0s1 BSD (931G) 0 2097152 1 freebsd-ufs (1.0G) 2097152 16777216 2 freebsd-swap (8.0G) 18874368 41943040 4 freebsd-ufs (20G) 60817408 20971520 5 freebsd-ufs (10G) 81788928 629145600 6 freebsd-ufs (300G) 710934528 1242590514 7 freebsd-ufs (592G) 1953525042 63 - free - (31k) slice 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** ： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # newfs -U /dev/mirror/gm0s1a # newfs -U /dev/mirror/gm0s1d # newfs -U /dev/mirror/gm0s1e # newfs -U /dev/mirror/gm0s1f # newfs -U /dev/mirror/gm0s1g 通过在 MBR 和 bsdlabel 中安装 bootcode 并设置活动 slice，使镜像可启动： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0 # gpart set -a active -i 1 mirror/gm0 # gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # cp /etc/fstab /etc/fstab.orig 编辑 **/etc/fstab**\ ，将 **/dev/ada0** 替换为 **mirror/gm0** ： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # Device Mountpoint FStype Options Dump Pass# /dev/mirror/gm0s1a / ufs rw 1 1 /dev/mirror/gm0s1b none swap sw 0 0 /dev/mirror/gm0s1d /var ufs rw 2 2 /dev/mirror/gm0s1e /usr ufs rw 2 2 /dev/mirror/gm0s1f /data1 ufs rw 2 2 /dev/mirror/gm0s1g /data2 ufs rw 2 2 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session geom_mirror_load="YES" 现在可以用 `dump(8) `__ 和 `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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt # dump -C16 -b64 -0aL -f - / | (cd /mnt && restore -rf -) # mount /dev/mirror/gm0s1d /mnt/var # mount /dev/mirror/gm0s1e /mnt/usr # mount /dev/mirror/gm0s1f /mnt/data1 # mount /dev/mirror/gm0s1g /mnt/data2 # dump -C16 -b64 -0aL -f - /usr | (cd /mnt/usr && restore -rf -) # dump -C16 -b64 -0aL -f - /var | (cd /mnt/var && restore -rf -) # dump -C16 -b64 -0aL -f - /data1 | (cd /mnt/data1 && restore -rf -) # dump -C16 -b64 -0aL -f - /data2 | (cd /mnt/data2 && restore -rf -) 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。 从 **mirror/gm0** 成功启动后，最后一步是将 **ada0** 插入镜像中。 **重要** 当 **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) `__ 和 `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。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror insert gm0 ada0 GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0 两个磁盘之间的同步将立即开始。使用 ``gmirror status`` 来查看进度。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror status Name Status Components mirror/gm0 DEGRADED ada1 (ACTIVE) ada0 (SYNCHRONIZING, 64%) 一段时间后，同步将结束。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0 finished. # gmirror status Name Status Components mirror/gm0 COMPLETE ada1 (ACTIVE) ada0 (ACTIVE) **mirror/gm0** 现在由两个磁盘 **ada0** 和 **ada1** 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。 21.3.4.故障排除 --------------- 如果系统不启动，可能需要改变 BIOS 设置，以便从新的镜像磁盘中的一个启动。任何一个镜像磁盘都可以用来启动，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。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session Mounting from ufs:/dev/mirror/gm0s1a failed with error 19. Loader variables: vfs.root.mountfrom=ufs:/dev/mirror/gm0s1a vfs.root.mountfrom.options=rw Manual root filesystem specification: : [options] Mount using filesystem and with the specified (optional) option list. eg. ufs:/dev/da0s1a zfs:tank cd9660:/dev/acd0 ro (which is equivalent to: mount -t cd9660 -o ro /dev/acd0 /) ? List valid disk boot devices . Yield 1 second (for background tasks) Abort manual input mountroot> 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 安装设备启动，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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror load # mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt 编辑 **/mnt/boot/loader.conf**\ ，添加这一行来加载镜像模块: .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session geom_mirror_load="YES" 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。在引导加载器提示下输入 ``ufs:/dev/ada0s1a``\ ，然后按\ ``回车键``\ 。撤销在 **/etc/fstab** 中的编辑，然后从原始磁盘（\ **ada0**\ ）而非镜像中加载文件系统。重新启动系统并再次尝试该过程。 .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session Enter full pathname of shell or RETURN for /bin/sh: # cp /etc/fstab.orig /etc/fstab # reboot 21.3.5.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，从剩余的工作的磁盘，\ **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 GB 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。容量大于镜像的磁盘可以工作，尽管新磁盘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，即只有一个磁盘。镜像被告知要忘记当前没有连接的磁盘： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror forget gm0 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： .. raw:: latex \diilbookstyleinputcell .. code:: shell-session # gmirror insert gm0 /dev/ada4 当新的磁盘被插入镜像时，重新同步开始。这个将镜像数据复制到新磁盘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，所以插入新的磁盘最好在计算机上的需求较低时进行。 可以用 ``gmirror status`` 监控进度，它显示正在同步的磁盘和完成的百分比。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``\ 。