21.3.RAID1——镜像
RAID1，或称为 镜像，是一种将相同数据写入多个磁盘驱动器的技术。镜像通常用于防止因磁盘故障而导致的数据丢失。镜像中的每个磁盘包含数据的完全副本。当某个磁盘发生故障时，镜像仍然可以继续工作，从仍然正常工作的磁盘中提供数据。计算机继续运行，管理员有时间在不中断用户的情况下替换故障磁盘。
以下是两个常见的情况。第一个示例创建一个由两块新磁盘组成的镜像，并用它替代现有的单个磁盘。第二个示例在单个新磁盘上创建一个镜像，将旧磁盘的数据复制到其中，然后将旧磁盘插入镜像中。尽管此过程稍微复杂一些，但只需要一个新磁盘。
传统上，镜像中的两个磁盘通常在型号和容量上完全相同，但 gmirror(8) 并不要求如此。使用不同的磁盘创建的镜像，其容量将等于镜像中最小磁盘的容量。较大磁盘上的额外空间将无法使用。稍后插入镜像的磁盘必须至少与镜像中已存在的最小磁盘容量相同。
警告
这里展示的镜像过程是无损的，但和任何重大磁盘操作一样，首先请进行完整的备份。
警告
尽管在这些操作中使用了 dump(8) 来复制文件系统，但它不能在启用了软更新日志的文件系统上工作。请参阅 tunefs(8) 获取有关检测和禁用软更新日志的更多信息。
21.3.1. 元数据问题
许多磁盘系统将元数据存储在每个磁盘的末尾。重用磁盘作为镜像之前，应先擦除旧的元数据。大多数问题由两种特定类型的残留元数据引起：GPT 分区表和来自之前镜像的旧元数据。
可以使用 gpart(8) 擦除 GPT 元数据。此示例擦除磁盘 ada8 的主 GPT 和备份 GPT 分区表：
# gpart destroy -F ada8可以使用 gmirror(8) 将磁盘从活动镜像中移除，并一步擦除元数据。此示例中，磁盘 ada8 被从活动镜像 gm4 中移除：
# gmirror remove gm4 ada8如果镜像未运行，但磁盘上仍有旧的镜像元数据，可以使用 gmirror clear 来移除它：
# gmirror clear ada8gmirror(8) 在磁盘末尾存储一块元数据。由于 GPT 分区方案也在磁盘末尾存储元数据，因此不建议使用 gmirror(8) 镜像整个 GPT 磁盘。这里使用的是 MBR 分区，因为它仅在磁盘开始处存储分区表，不与镜像元数据冲突。
21.3.2. 使用两块新磁盘创建镜像
在这个示例中，FreeBSD 已经安装在单个磁盘 ada0 上。两块新磁盘 ada1 和 ada2 已连接到系统。将创建一个新的镜像，将这两块磁盘用于替换旧的单个磁盘。
geom_mirror.ko 内核模块必须内置到内核中，或在启动时或运行时加载。现在手动加载内核模块：
使用这两块新磁盘创建镜像：
gm0 是用户选择的设备名称，分配给新创建的镜像。镜像启动后，设备名称会出现在 /dev/mirror/ 中。
现在可以使用 gpart(8) 在镜像上创建 MBR 和 bsdlabel 分区表。此示例使用传统的文件系统布局，包括 /、swap、/var、/tmp 和 /usr 分区。一个 / 和一个 swap 分区也可以工作。
镜像上的分区不需要与现有磁盘上的分区大小相同，但必须足够大，以容纳 ada0 上已有的所有数据。
通过在 MBR 和 bsdlabel 中安装引导代码并设置活动分区，使镜像可引导：
格式化新镜像上的文件系统，启用软更新：
现在，可以使用 dump(8) 和 restore(8) 将原始 ada0 磁盘上的文件系统复制到镜像上。
编辑 /mnt/etc/fstab，指向新的镜像文件系统：
如果 geom_mirror.ko 内核模块没有内置到内核中，则编辑 /mnt/boot/loader.conf，以便在启动时加载该模块：
重新启动系统以测试新镜像，并验证所有数据是否已复制。BIOS 会将镜像视为两个独立的磁盘，而不是一个镜像。由于磁盘是相同的，选择哪一个启动都无关紧要。
如果遇到问题，请参见 故障排除。关闭电源并断开原始的 ada0 磁盘后，可以将其保留为离线备份。
在使用中，镜像将像原来的单个磁盘一样运行。
21.3.3. 使用现有磁盘创建镜像
在此示例中，FreeBSD 已经安装在单个磁盘 ada0 上，并且已经连接了新磁盘 ada1。将会在新磁盘上创建一个单磁盘镜像，复制现有系统到该磁盘上，然后将旧磁盘插入到镜像中。由于 gmirror 需要在每个磁盘的末尾放置一个 512 字节的元数据块，而现有的 ada0 通常已经将所有空间分配完，因此此过程较为复杂。
加载 geom_mirror.ko 内核模块：
使用 diskinfo 检查原磁盘的媒体大小：
在新磁盘上创建镜像。为了确保镜像的容量不大于原 ada0 驱动器的容量，使用 gnop(8) 创建一个虚拟驱动器，大小与 ada0 相同。此驱动器不存储任何数据，仅用于限制镜像的大小。当 gmirror(8) 创建镜像时，它会将容量限制为 gzero.nop 的大小，即使新磁盘 ada1 有更多的空间。请注意，第二行中的 1000204821504 与 diskinfo 中显示的 ada0 的媒体大小相等。
由于 gzero.nop 不存储任何数据，镜像不会将其视为已连接。因此，镜像会被告知“忘记”未连接的组件，删除对 gzero.nop 的引用。结果是一个仅包含一个磁盘 ada1 的镜像设备。
创建 gm0 后，查看 ada0 上的分区表。以下输出来自一个 1 TB 的驱动器。如果驱动器末尾有一些未分配的空间，内容可以直接从 ada0 复制到新的镜像。
然而，如果输出显示磁盘上的所有空间都已分配，如下所示，则无法为磁盘末尾的 512 字节镜像元数据留出空间。
在这种情况下，必须编辑分区表，通过减少 mirror/gm0 的容量一个扇区来为镜像元数据腾出空间。此过程将在后面说明。
无论哪种情况，都应首先使用 gpart backup 和 gpart restore 备份主磁盘的分区表。
这些命令会创建两个文件 table.ada0 和 table.ada0s1。这是来自一个 1 TB 驱动器的示例：
如果磁盘末尾没有显示未分配空间，则必须将分区和最后一个分区的大小都减少一个扇区。编辑这两个文件，将分区和最后一个分区的大小都减少一个扇区。这些数字是每个列表中的最后一个数字。
如果磁盘末尾至少有一个扇区是未分配的，则可以直接使用这两个文件。
现在，将分区表恢复到 mirror/gm0：
使用 gpart show 检查分区表。此示例中，gm0s1a 对应 /，gm0s1d 对应 /var，gm0s1e 对应 /usr，gm0s1f 对应 /data1，gm0s1g 对应 /data2。
分区和最后一个分区必须在磁盘末尾至少有一个空闲块。
在这些新分区上创建文件系统。分区的数量会根据原磁盘 ada0 进行调整。
通过在 MBR 和 bsdlabel 中安装引导代码并设置活动分区，使镜像可引导：
调整 /etc/fstab 文件，以使用镜像上的新分区。首先通过将其复制到 /etc/fstab.orig 来备份此文件。
编辑 /etc/fstab，将 /dev/ada0 替换为 mirror/gm0。
如果 geom_mirror.ko 内核模块未构建到内核中，请编辑 /boot/loader.conf 以在启动时加载它：
现在可以使用 dump(8) 和 restore(8) 将原磁盘上的文件系统复制到镜像中。每个使用 dump -L 导出的文件系统将首先创建一个快照，这可能需要一些时间。
重新启动系统，从 ada1 启动。如果一切正常，系统将从 mirror/gm0 启动，且现在包含与之前 ada0 相同的数据。若有问题启动，请参阅 故障排除。
此时，镜像仍然只由一个磁盘 ada1 组成。
在成功从 mirror/gm0 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，它的原始内容将被镜像中的数据覆盖。确保在将 ada0 添加到镜像之前，mirror/gm0 的内容与 ada0 完全相同。如果使用 dump(8) 和 restore(8) 复制的内容与 ada0 上的内容不一致，请恢复 /etc/fstab，将文件系统挂载到 ada0，然后重新启动并重新开始整个过程。
同步将在两磁盘之间立即开始。使用 gmirror status 查看进度。
稍后，同步将完成。
mirror/gm0 现在由两个磁盘 ada0 和 ada1 组成，并且内容会在它们之间自动同步。在使用过程中，mirror/gm0 的表现将与原始单个驱动器相同。
21.3.4. 故障排除
如果系统无法启动，可能需要更改 BIOS 设置，以便从新镜像驱动器之一启动。两个镜像驱动器都可以用于启动，因为它们包含相同的数据。
如果启动时出现以下消息，说明镜像设备出现了问题：
如果忘记在 /boot/loader.conf 中加载 geom_mirror.ko 模块，可能会导致此问题。为了解决它，请从 FreeBSD 安装介质启动，并在第一个提示符处选择 Shell。然后加载镜像模块并挂载镜像设备：
编辑 /mnt/boot/loader.conf，添加一行以加载镜像模块：
保存文件并重启。
其他导致 error 19 的问题需要更多的努力来修复。尽管系统应从 ada0 启动，如果 /etc/fstab 不正确，仍会出现另一个提示符以选择一个 shell。在启动加载程序提示符下输入 ufs:/dev/ada0s1a，然后按 Enter 键。撤销 /etc/fstab 中的编辑，然后挂载原始磁盘 (ada0) 上的文件系统，而不是镜像。重新启动系统并再次尝试该过程。
21.3.5. 从磁盘故障中恢复
磁盘镜像的好处是，哪怕单个磁盘发生故障，镜像也不会丢失任何数据。在上述示例中，如果 ada0 故障，镜像将继续工作，从剩余的工作驱动器 ada1 提供数据。
要更换故障的驱动器，关闭系统并物理更换故障的驱动器，使用相同或更大容量的新驱动器。制造商在为驱动器评定容量时使用的值有些是任意的，唯一确保容量正确的方法是通过 diskinfo -v 比较总扇区数。容量大于镜像的驱动器可以使用，尽管新驱动器的额外空间不会被使用。
计算机重新启动后，镜像将在仅有一个驱动器的“降级”模式下运行。镜像将被告知忘记当前未连接的驱动器：
应该清除新驱动器上任何旧的元数据，方法请参见 元数据问题。然后，将新驱动器（例如 ada4）插入镜像中：
当新驱动器插入镜像后，重同步将开始。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，镜像的性能将大大降低，因此最好在计算机负载较低时插入新驱动器。
可以通过 gmirror status 来监控进度，查看正在同步的驱动器及其完成百分比。在重同步过程中，状态将为 DEGRADED，当过程完成时，将变为 COMPLETE。
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