在台机上实现 UFS 日志功能
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日志文件系统使用日志记录文件系统中发生的所有事务，并在系统崩溃或断电时保持其完整性。尽管仍然可能丢失未保存的文件更改，日志几乎完全消除了因非正常关机而导致的文件系统损坏的可能性。它还将故障后的文件系统检查所需的时间缩短到最小。尽管 FreeBSD 使用的 UFS 文件系统本身并未实现日志记录，但 FreeBSD 7.X 中的 GEOM 框架的新日志类可以提供与文件系统无关的日志功能。本文将解释如何在典型的桌面 PC 场景中实现 UFS 日志记录。
虽然专业服务器通常能很好地防范突发的关机情况，但典型的桌面 PC 往往容易受到断电、意外重启和其他用户相关事件的影响，导致非正常关机。软更新通常能够有效地保护文件系统，尽管在大多数情况下仍然需要进行长时间的后台检查。在少数情况下，文件系统损坏可能严重到需要用户干预，并且可能导致数据丢失。
GEOM 提供的新日志功能在这种情况下可以大大帮助，通过几乎消除文件系统检查所需的时间，并确保文件系统迅速恢复到一致的状态。
本文介绍了在典型桌面 PC 场景下实现 UFS 日志记录的过程（一个硬盘同时用于操作系统和数据）。它应该在 FreeBSD 的全新安装过程中进行。在安装过程中，步骤足够简单，不需要过于复杂的命令行交互。
阅读本文后，你将了解：
如何在新安装的 FreeBSD 中为日志记录预留空间。
如何加载并启用 geom_journal 模块（或在自定义内核中构建对其的支持）。
如何将现有文件系统转换为使用日志记录，并在 /etc/fstab 中使用哪些选项进行挂载。
如何在新（空）分区中实现日志记录。
如何排查与日志记录相关的常见问题。
在阅读本文之前，你应该能够：
理解基本的 UNIX® 和 FreeBSD 概念。
熟悉 FreeBSD 的安装过程和 sysinstall 工具。
警告
本文所述的过程旨在为全新安装做准备，在此过程中磁盘上尚未存储任何实际用户数据。尽管可以修改和扩展此过程以适应已投入生产的系统，但在进行此操作之前，你应当 备份 所有重要数据。低级别操作磁盘和分区可能导致致命错误和数据丢失。
FreeBSD 7.X 中由 GEOM 提供的日志记录功能并非特定于某个文件系统（例如 Linux® 中的 ext3 文件系统），而是作用于块级别。尽管这意味着它可以应用于不同的文件系统，但对于 FreeBSD 7.0-RELEASE，它仅能用于 UFS2。
此功能通过将 geom_journal.ko 模块加载到内核中（或将其构建到自定义内核中）并使用 gjournal 命令来配置文件系统。通常，你可能希望对大型文件系统（如 /usr）进行日志记录。你需要（见下一节）预留一些空闲磁盘空间。
当一个文件系统启用日志记录时，需要一些磁盘空间来存储日志本身。存储实际数据的磁盘空间称为 数据提供者，而存储日志的空间称为 日志提供者。在对现有（非空）分区进行日志记录时，数据和日志提供者需要位于不同的分区中。而在对新分区进行日志记录时，你可以选择使用单一提供者来同时存储数据和日志。无论哪种情况，gjournal 命令都会将两个提供者合并以创建最终的日志文件系统。例如：
你希望对 /usr 文件系统进行日志记录，该文件系统存储在 /dev/ad0s1f 中（该分区已经包含数据）。
你在 /dev/ad0s1g 分区中预留了一些空闲磁盘空间。
使用 gjournal，会创建一个新的 /dev/ad0s1f.journal 设备，其中 /dev/ad0s1f 是数据提供者，/dev/ad0s1g 是日志提供者。然后，这个新设备将用于所有后续的文件操作。
你需要为日志提供者预留的磁盘空间量取决于文件系统的使用负载，而不是数据提供者的大小。例如，在典型的办公室桌面环境中，为 /usr 文件系统预留 1 GB 的日志提供者空间就足够了，而处理大量磁盘 I/O（如视频编辑）的机器可能需要更多。如果在日志空间未能提交之前就耗尽了空间，系统会发生内核恐慌。
注意
这里建议的日志大小，在典型的桌面使用中（例如浏览网页、文字处理和播放媒体文件）不太可能引起问题。如果你的工作负载包括密集的磁盘活动，则可以遵循以下规则来最大化可靠性：你的内存大小应该占日志提供者空间的 30%。例如，如果你的系统有 1 GB RAM，则创建一个大约 3.3 GB 的日志提供者。（将你的内容大小乘以 3.3 即可获得日志的大小）。
一台典型的桌面计算机通常有一块硬盘，用于存储操作系统和用户数据。可以说，sysinstall 选择的默认分区方案或多或少是合适的：一台桌面计算机不需要一个大的 /var 分区，而 /usr 分区则分配了大部分磁盘空间，因为用户数据和许多包都安装在其子目录中。
默认的分区（通过按 A 键在 FreeBSD 分区编辑器中获得的，称为 Disklabel）没有留下任何未分配的空间。每个将进行日志记录的分区都需要另一个分区来存储日志。由于 /usr 分区是最大的，因此稍微缩小这个分区以获得日志所需的空间是有意义的。
在我们的示例中，使用了一个 80 GB 的硬盘。以下截图显示了安装过程中 Disklabel 创建的默认分区：
如果这基本符合你的需求，那么调整分区以进行日志记录非常简单。只需使用箭头键将光标移到 /usr 分区并按 D 删除它。
现在，将光标移到屏幕顶部的磁盘名称上，按 C 创建一个新的 /usr 分区。这个新分区应该比原来的分区小 1 GB（如果只打算为 /usr 创建日志），或者小 2 GB（如果打算为 /usr 和 /var 都创建日志）。在弹出的窗口中，选择创建文件系统，并将挂载点设置为 /usr。
注意
是否应该为 /var 分区创建日志？通常，日志记录对于较大的分区更为合适。你可以决定是否为 /var 创建日志，尽管在典型的桌面环境中这样做不会造成任何问题。如果文件系统使用量较轻（桌面环境中很常见），你可能希望为其日志分配较少的磁盘空间。在我们的示例中，我们同时为 /usr 和 /var 创建日志。你当然可以根据自己的需求调整此过程。
为了尽可能简化操作，我们将使用 sysinstall 来创建日志所需的分区。然而，在安装过程中，sysinstall 会要求为每个创建的分区指定一个挂载点。在此阶段，你没有任何挂载点用于存放日志的分区，实际上你甚至不需要挂载它们。这些分区不是我们将来会挂载到某个位置的分区。
为避免在 sysinstall 中出现这些问题，我们将把日志分区创建为交换空间。交换空间从不挂载，sysinstall 没有问题创建任意数量的交换分区。在首次重启后，你需要编辑 /etc/fstab 文件，删除多余的交换空间条目。
要创建交换空间，再次使用箭头键将光标移到 Disklabel 屏幕顶部，选中磁盘名称。然后按 N，输入所需的大小（1024M），并从弹出的菜单中选择“交换空间”选项。对于每个要创建的日志空间重复该过程。在我们的示例中，我们创建了两个分区，分别用于 /usr 和 /var 的日志。最终结果如下所示：
完成分区创建后，我们建议你记录下分区名称和挂载点，以便在配置阶段轻松参考这些信息。这将有助于减少可能损坏安装的错误。下表显示了我们的示例配置的笔记：
表 1. 分区和日志
ad0s1d
/var
ad0s1h
ad0s1f
/usr
ad0s1g
继续按常规方式进行安装。不过，我们建议在完全设置日志记录之前，推迟安装第三方软件（包）。
系统将正常启动，但你需要编辑 /etc/fstab 文件并删除为日志创建的额外交换分区。通常，你实际使用的交换分区是带有后缀 b 的那个（即我们的示例中的 ad0s1b）。删除所有其他交换空间条目并重启，以便 FreeBSD 停止使用它们。
系统再次启动时，你将准备好配置日志记录。
gjournal准备好所有必要的分区后，配置日志记录非常简单。我们需要切换到单用户模式，因此以 root 用户登录并输入：
按回车键进入默认的 shell。我们需要卸载将进行日志记录的分区，在我们的示例中是 /usr 和 /var：
加载日志记录所需的模块：
现在，使用你的记录确定每个日志将使用哪个分区。在我们的示例中，/usr 是 ad0s1f，它的日志是 ad0s1g，而 /var 是 ad0s1d，它的日志是 ad0s1h。需要执行以下命令：
注意
如果某个分区的最后一个扇区已被使用，
gjournal会返回错误。你需要使用-f标志强制覆盖，例如：由于这是全新安装，实际上不太可能有任何内容会被覆盖。
此时，将创建两个新设备，即 ad0s1d.journal 和 ad0s1f.journal。它们分别表示我们必须挂载的 /var 和 /usr 分区。在挂载之前，我们必须先在它们上设置日志标志，并清除 Soft Updates 标志：
现在，将新设备手动挂载到各自的位置（请注意，现在我们可以使用 async 挂载选项）：
编辑 /etc/fstab 文件并更新 /usr 和 /var 的条目：
警告
请确保上述条目正确无误，否则在重启后你将无法正常启动！
恭喜！你的系统现在已启用日志记录。你可以输入 exit 返回到多用户模式，或者重启以测试你的配置（推荐）。在启动时，你将看到类似如下的消息：
在非正常关机后，消息会略有不同，例如：
虽然上述过程适用于已经包含数据的分区进行日志记录，但对于空分区进行日志记录则相对简单，因为数据和日志提供者可以存储在同一分区中。例如，假设安装了一个新磁盘，并且创建了一个新分区 /dev/ad1s1d，创建日志的过程就简单多了，你只需要执行：
默认情况下，日志的大小将为 1 GB。你可以使用 -s 选项来调整它。该值可以以字节为单位给出，或者附加 K、M 或 G 来分别表示千字节、兆字节或吉字节。请注意，gjournal 不允许你创建不合适的小日志大小。
例如，要创建一个 2 GB 的日志，你可以使用以下命令：
然后，你可以在新分区上创建文件系统，并使用 -J 选项启用日志记录：
如果你不希望加载 geom_journal 模块，可以将其功能直接构建到内核中。编辑你的自定义内核配置文件，并确保包含以下两行：
如果你之前使用过此模块，请不要忘记从 /boot/loader.conf 中删除相关的 "load" 条目。
以下部分涵盖了有关日志记录问题的常见问题解答。
你可能忘记（或拼写错误）了 /boot/loader.conf 中的条目，或者 /etc/fstab 文件中有错误。这些问题通常很容易修复。按回车键进入默认的单用户 shell。然后找到问题的根源：
如果缺少或拼写错误了 geom_journal_load 条目，则不会创建日志设备。手动加载模块，挂载所有分区，然后继续多用户启动：
另一方面，如果该条目是正确的，请检查 /etc/fstab。你可能会发现拼写错误或缺失的条目。在这种情况下，手动挂载所有剩余分区并继续多用户启动。
当然可以。使用以下步骤可以撤销之前的更改。你为日志提供者创建的分区可以在之后用于其他目的（如果需要的话）。
以 root 用户身份登录并切换到单用户模式：
卸载已进行日志记录的分区：
同步日志：
停止日志记录提供者：
清除所有使用的设备上的日志元数据：
清除文件系统的日志记录标志，并恢复软更新标志：
手动重新挂载旧设备：
编辑 /etc/fstab 并恢复到原始状态：
最后，编辑 /boot/loader.conf，删除加载 geom_journal 模块的条目并重启。
日志记录是 FreeBSD 中一个相对较新的功能，因此它的文档还不十分完善。然而，以下一些额外的参考资料可能会对你有所帮助：
有关日志记录的更多信息，请阅读 手册页面。
最后，编辑 /boot/loader.conf 文件并添加以下行，以便每次启动时加载 模块：
这通常意味着 使用日志提供者中的信息将文件系统恢复到一致状态。
根据 重新构建并重新安装你的内核。
日志可能会在有机会提交（刷新）到磁盘之前就已填满。请记住，日志的大小取决于使用负载，而不是数据提供者的大小。如果你的磁盘活动较高，你需要为日志分配更大的分区。请参阅 部分中的说明。
。
，由 的开发者 Paweł Jakub Dawidek 提供。
，由 Ivan Voras 提供。
和 的手册页。
