Kapitel 18. GEOM: Modulares Framework zur Plattentransformation

18.1. Übersicht

GEOM erlaubt den Zugriff und die Kontrolle von Klassen, wie beispielsweise Master Boot Records und BSD-Label, durch die Nutzung von Datenträgern (Providern) oder den besonderen Dateien in /dev. Verschiedene Software RAID-Konfigurationen unterstützend, gewährt GEOM transparenten Zugriff auf das Betriebssystem und die System-Dienstprogramme.

Dieses Kapitel behandelt den Einsatz von Laufwerken mit dem GEOM-Framework in FreeBSD. Dies beinhaltet auch die wichtigen RAID-Überwachungswerkzeuge, welche das Framework zur Konfiguration nutzen. Dieses Kapitel ist kein ausführlicher Leitfaden für RAID-Konfigurationen. Nur die von GEOM unterstützten RAID-Klassen werden erörtert.

Nach Lesen dieses Kapitels werden Sie folgendes wissen:

  • Welche Art von RAID-Unterstützung durch GEOM verfügbar ist.

  • Wie man die Basis-Dienstprogramme nutzt, um verschiedene RAID-Stufen zu konfigurieren, zu manipulieren und zu warten.

  • Wie man mittels GEOM spiegelt, striped, verschlüsselt und entfernte Laufwerke verbindet.

  • Wie man an Laufwerken, welche an das GEOM-Framework angeschlossen sind, Fehler behebt.

Bevor Sie dieses Kapitel lesen, sollten Sie:

18.2. RAID0 - Striping

Striping (stripe = Streifen) fasst verschiedene Laufwerke in einem einzigen Datenträger zusammen. Dies wird durch die Nutzung von Hardware-Controllern bewerkstelligt. Das GEOM-Subsystem unterstützt Software-RAID0, welches auch als Striping bekannt ist. Bei dieser Technik wird kein RAID-Controller benötigt.

In einem RAID0-System werden die Daten in einzelne Blöcke aufgeteilt, welche über alle angeschlossenen Laufwerke in einem Datenfeld (Array) geschrieben werden. Anstatt darauf warten zu müssen, dass 256K auf ein einzelnes Laufwerk geschrieben werden, kann ein RAID0-System gleichzeitig 64K auf jedes von vier Laufwerken schreiben mit entsprechend besserer I/O-Leistung. Dieser Durchsatz kann durch die Verwendung mehrerer Controller noch zusätzlich gesteigert werden.

Disk Striping Illustration

Jedes Laufwerk in einem RAID0-Stripe muss die gleiche Größe haben, da I/O-Anforderungen für das Lesen und Schreiben abwechselnd auf mehrere Laufwerke parallel erfolgen.

RAID0 bietet keine Redundanz. Das bedeutet, dass wenn eine Platte im Array ausfällt, die gesamten Daten auf den Platten verloren gehen. Wenn es sich um wichtige Daten handelt, sollten Sie eine Backup-Strategie entwickeln, die regelmäßig Sicherungen auf einem entferntem System speichert.

Die Erstellung eines GEOM-basierten RAID0 auf einem FreeBSD-System wird im folgenden beschrieben. Nachdem das Stripe erzeugt wurde, finden Sie in gstripe(8) weitere Informationen zur Verwaltung der vorhandenen Stripes.

Procedure: Ein Stripe aus unformatierten ATA-Platten erzeugen

  1. Laden Sie das geom_stripe.ko-Modul:

    # kldload geom_stripe
  2. Stellen Sie sicher, dass ein geeigneter Mountpunkt existiert. Falls dieser Datenträger eine Root-Partition werden soll, dann nutzen Sie zeitweise einen anderen Mountpunkt, beispielsweise /mnt.

  3. Bestimmen Sie die Gerätenamen derjenigen Platten, welche gestriped werden sollen, und erzeugen Sie ein neues Stripe-Gerät. Das folgende Beispiel verwendet zwei unbenutzte und unpartitionierte ATA-Platten, die gestriped werden sollen. Die Gerätenamen lauten /dev/ad2 und /dev/ad3:

    # gstripe label -v st0 /dev/ad2 /dev/ad3
    Metadata value stored on /dev/ad2.
    Metadata value stored on /dev/ad3.
    Done.
  4. Schreiben Sie einen Standard-Label (auch als Partitions-Tabelle bekannt) auf den neuen Datenträger und installieren Sie den normalen Bootstrap-Code:

    # bsdlabel -wB /dev/stripe/st0
  5. Dieser Prozess sollte zwei weitere Geräte im Verzeichnis /dev/stripe (zusätzlich zum Gerät st0) erzeugt haben. Diese schliessen st0a und st0c ein. Nun kann mit newfs ein UFS-Dateisystem auf dem Gerät st0a erzeugt werden:

    # newfs -U /dev/stripe/st0a

    Viele Zahlen rauschen nun über den Bildschirm und nach ein paar Sekunden wird der Prozess abgeschlossen sein. Der Datenträger wurde erzeugt und kann in den Verzeichnisbaum eingehängt werden.

  6. Um das erzeugte Stripe manuell zu mounten:

    # mount /dev/stripe/st0a /mnt
  7. Um das erzeugte Dateisystem automatisch während des Startvorgangs zu mounten, muss die Datenträgerinformation in /etc/fstab eingetragen werden. In diesem Beispiel wird ein permanenter Mountpunkt namens stripe erstellt:

    # mkdir /stripe
    # echo "/dev/stripe/st0a /stripe ufs rw 2 2" \
    >> /etc/fstab
  8. Das geom_stripe.ko-Modul muss ebenfalls automatisch beim Systemstart geladen werden (durch die Aufnahme der folgenden Zeile in die Datei /boot/loader.conf):

    # echo 'geom_stripe_load="YES"' >> /boot/loader.conf

18.3. RAID1 - Spiegelung

Spiegelung (RAID1 / Mirroring) ist eine Technik, bei der identische Daten auf mehr als ein Laufwerk geschrieben werden. Spiegel werden in der Regel zum Schutz vor Datenverlust aufgrund von Festplattenausfällen verwendet. Jedes Laufwerk in einem Spiegel enthält eine identische Kopie der Daten. Wenn ein einzelnes Laufwerk ausfällt, funktioniert der Spiegel weiterhin und die Daten werden von den restlichen Festplatten bereit gestellt. Der Rechner läuft einfach weiter und der Administrator hat die Gelegentheit, das defekte Laufwerk auszutauschen.

Zwei häufige Situationen werden in diesem Beispiel erläutert. Im ersten Beispiel wird ein Spiegel aus zwei neuen Laufwerken erstellt, der die existierende Platte ersetzt. Das zweite Beispiel erzeugt ein Spiegel mit einem einzigen Laufwerk, kopiert dann die Daten von der alten Platte und fügt die alte Platte zum Spiegel hinzu. Obwohl dieses Verfahren etwas komplizierter ist, wird nur ein neues Laufwerk benötigt.

Traditionell sind die Laufwerke in einem Spiegel vom gleichen Modell und besitzen die gleiche Kapazität. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für gmirror(8). Hier können Spiegel mit unterschiedlichen Kapazitäten verwendet werden. Die Kapazität richtet sich dann nach dem kleinsten Laufwerk im Spiegel. Zusätzlicher Speicherplatz auf größeren Laufwerken bleibt dann ungenutzt. Werden später weitere Laufwerke zum Spiegel hinzugefügt, müssen diese mindestens so viel Kapazität haben wie das kleinste Laufwerk im Spiegel.

Die hier gezeigten Verfahren löschen keine Daten. Dennoch sollte, wie bei jeder größeren Operation, zuerst eine vollständige Sicherung erstellt werden.

Obwohl in diesem Abschnitt dump(8) zum Kopieren der Dateisysteme verwendet wird, funktioniert es nicht auf Dateisystemen mit aktiviertem Soft-Updates Journaling. In tunefs(8) finden Sie Informationen, wie Sie Soft-Updates Journaling erkennen und deaktivieren.

18.3.1. Probleme mit Metadaten

Viele Plattensysteme speichern Metadaten am Ende der Platte. Alte Metadaten sollten vor der Wiederverwendung in einem Spiegel gelöscht werden, da die meisten Probleme aus zwei Arten von übrig gebliebenen Metadaten resultieren: GPT-Partitionstabellen und alte Metadaten aus einem vorherigen Spiegel.

GPT-Metadaten können mit gpart(8) gelöscht werden. Dieses Beispiel löscht sowohl die primären, als auch die GPT-Partitionstabelle von der Festplatte ada8:

# gpart destroy -F ada8

Mit gmirror(8) kann eine Platte aus einem aktiven Spiegel entfernt und gleichzeitig die Metadaten gelöscht werden. In diesem Beispiel wird die Platte ada8 aus dem aktiven Spiegel gm4 entfernt:

# gmirror remove gm4 ada8

Wenn der Spiegel nicht aktiv ist, sich jedoch noch alte Metadaten auf der Festplatte befinden, benutzen Sie gmirror clear, um die Metadaten zu entfernen:

# gmirror clear ada8

gmirror(8) speichert einen Datenblock an Metadaten am Ende der Festplatte. Da das GPT-Partitionschema die Metadaten auch am Ende der Platte speichert, wird es nicht empfohlen, mit gmirror(8) einen Spiegel aus einem gesamten GPT-Datenträger zu erstellen. In diesen Fällen sollte eine MBR-Partitionierung benutzt werden, weil hier nur eine Partitionstabelle am Anfang der Platte gespeichert wird und somit nicht mit den Metadaten des Spiegels im Konflikt steht.

18.3.2. Einen Spiegel mit zwei neuen Festplatten erstellen

In diesem Beispiel wurde FreeBSD bereits auf der vorhandenen Festplatte ada0 installiert. Zwei neue Platten, ada1 und ada2, wurden bereits mit dem System verbunden. Ein neuer Spiegel soll mit diesen beiden Platten erzeugt und verwendet werden, um die alte vorhandene Platte zu ersetzen.

Das Kernelmodul geom_mirror.ko muss entweder in den Kernel eingebaut, oder zur Laufzeit geladen werden. Sie können das Modul manuell laden:

# gmirror load

Erstellen Sie den Spiegel mit den beiden neuen Festplatten:

# gmirror label -v gm0 /dev/ada1 /dev/ada2

gm0 ist ein vom Benutzer gewählter Name, der dem neuen Spiegel zugeordnet wird. Nachdem der Spiegel gestartet wurde, erscheint dieser Gerätename in /dev/mirror/.

MBR- und bsdlabel-Partitionstabellen können jetzt auf dem neuen Spiegel erzeugt werden. Dieses Beispiel verwendet das herkömmliche Dateisystem-Layout für /, swap, /var, /tmp und /usr. Eine einzelne Root- und Swap-Partition würde ebenfalls funktionieren.

Die Partitionen auf dem Spiegel müssen nicht zwingend die gleiche Größe wie die auf der Festplatte haben, aber sie müssen groß genug sein, um alle Daten aufnehmen zu können, die bereits auf ada0 gespeichert sind.

# 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)
# 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)

Damit von dem Spiegel gebootet werden kann, muss der Bootcode in den MBR installiert, ein bsdlabel erstellt und die aktive Partition gesetzt werden:

# gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0
# gpart set -a active -i 1 mirror/gm0
# gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1

Erstellen Sie die Dateisysteme auf dem neuen Spiegel und aktivieren Sie Soft-Updates:

# newfs -U /dev/mirror/gm0s1a
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1d
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1e
# newfs -U /dev/mirror/gm0s1f

Die Dateisysteme der vorhandenen Platte ada0 können jetzt mit dump(8) und restore(8) auf den Spiegel kopiert werden.

# 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 -)

Fügen Sie die Dateisysteme für den Spiegel in /etc/rc.conf hinzu:

# 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

Wenn das Modul geom_mirror.ko nicht im Kernel enthalten ist, können Sie /mnt/boot/loader.conf bearbeiten, damit das Modul beim Systemstart geladen wird:

geom_mirror_load="YES"

Starten Sie das System neu und überprüfen Sie, ob alle Daten erfolgreich kopiert wurden. Das BIOS wird den Spiegel vermutlich als zwei einzelne Laufwerke erkennen. Da beide Laufwerke jedoch identisch sind, spielt es keine Rolle, welches Laufwerk zum Booten ausgewählt wird.

Falls es Probleme beim Booten gibt, lesen Sie den Fehlerbehebung. Die alte Festplatte ada0 kann vom System getrennt und als Offline-Sicherung aufbewahrt werden.

Im laufenden Betrieb verhält sich der Spiegel genau wie ein einzelnes Laufwerk.

18.3.3. Einen Spiegel mit einem vorhandenen Laufwerk erstellen

In diesem Beispiel wurde FreeBSD bereits auf der Festplatte ada0 installiert und eine weitere Platte, ada1, wurde an das System angeschlossen. Zunächst wird ein Spiegel mit einer Festplatte erstellt, dann das vorhandene System auf den Spiegel kopiert. Zuletzt wird die alte Festplatte in den Spiegel eingefügt. Diese etwas komplexere Vorgehensweise ist erforderlich, da gmirror 512 Byte an Metadaten am Ende der Festplatte speichert, und die bestehende Platte, ada0, in der Regel den Platz bereits belegt hat.

Laden Sie das Kernelmodul geom_mirror.ko:

# gmirror load

Prüfen Sie mit diskinfo die Mediengröße der vorhandenen Festplatte:

# diskinfo -v ada0 | head -n3
/dev/ada0
        512             # sectorsize
        1000204821504   # mediasize in bytes (931G)

Jetzt können Sie den Spiegel auf der neuen Festplatte erzeugen. Um sicherzustellen, dass die Kapazität nicht größer ist, als die Kapazität der vorhandenen Platte ada0, benutzen Sie gnop(8) um eine Platte mit der exakt gleichen Größe zu imitieren. Diese Platte speichert keine Daten und wird nur verwendet, um die Größe des Spiegels zu begrenzen. gmirror(8) wird die Kapazität des Spiegels auf die Größe von gzero.nop beschränken, auch wenn die neue Festplatte ada1 mehr Platz zur Verfügung hätte. Beachten Sie, dass 1000204821504 in der zweiten Zeile der ermittelten Mediengröße von diskinfo entspricht.

# geom zero load
# gnop create -s 1000204821504 gzero
# gmirror label -v gm0 gzero.nop ada1
# gmirror forget gm0

Da gzero.nop keine Daten speichert, sieht der Spiegel sie als nicht verbunden an. Der Spiegel ist so konfiguriert, dass er nicht verbundene Komponenten einfach "vergisst". Das Ergebnis ist ein Spiegel mit nur einer einzigen Platte, ada1.

Sehen Sie sich nach der Erstellung von gm0 die Partitionstabelle von ada0 an. Diese Ausgabe stammt von einer 1 TB Festplatte. Falls am Ende der Platte noch freier Speicherplatz ist, kann der Inhalt von ada0 direkt auf den Spiegel kopiert werden.

Falls jedoch der gesamte Speicherplatz auf der Platte zugeordnet ist, dann gibt es keinen Platz mehr für die 512 Byte Metadaten für den Spiegel am Ende der Platte, wie in dieser Auflistung zu sehen.

# gpart show ada0
=>        63  1953525105        ada0  MBR  (931G)
          63  1953525105           1  freebsd  [active]  (931G)

In diesem Fall muss die Partitionstabelle bearbeitet werden, um die Kapazität von mirror/gm0 um einen Sektor zu reduzieren. Dieses Verfahren wird später erläutert.

In beiden Fällen sollte die Partitionstabelle der primären Platte mit gpart backup gesichert werden.

# gpart backup ada0 > table.ada0
# gpart backup ada0s1 > table.ada0s1

Diese Kommandos erstellen zwei Dateien, table.ada0 und table.ada0s1. Das Beispiel verwendet eine 1 TB Festplatte:

# cat table.ada0
MBR 4
1 freebsd         63 1953525105   [active]
# 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

Wenn am Ende der Platte kein Platz vorhanden ist, muss die Größe des Slice und der letzten Partition verringert werden. Bearbeiten Sie die beiden Dateien, und verringern Sie die Größe der Slice und der Partition jeweils um eins. Dies bezieht sich auf die letzten Zahlen in der Liste.

# cat table.ada0
MBR 4
1 freebsd         63 1953525104   [active]
# 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

Wenn mindestens ein Sektor der Platte nicht zugewiesen wurde, kann die Platte ohne Modifikation verwendet werden.

Jetzt kann die Partitionstabelle auf mirror/gm0 wiederhergestellt werden:

# gpart restore mirror/gm0 < table.ada0
# gpart restore mirror/gm0s1 < table.ada0s1

Prüfen Sie die Partitionstabellen mit gpart show. Dieses Beispiel nutzt gm0s1a für /, gm0s1d für /var, gm0s1e für /usr, gm0s1f für /data1 und gm0s1g für /data2.

# 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)

Sowohl die Slice, als auch die letzte Partition, muss mindestens einen freien Block am Ende der Platte haben.

Erstellen Sie Dateisysteme auf diesen neuen Partitionen:

# 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

Damit Sie von dem Spiegel booten können, müssen Sie den Bootcode in den MBR installieren, ein bsdlabel anlegen und das aktive Slice setzen:

# gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0
# gpart set -a active -i 1 mirror/gm0
# gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1

Bearbeiten Sie /etc/fstab, um die neuen Partitionen auf dem Spiegel nutzen zu können. Speichern Sie zunächst eine Kopie der Datei unter /etc/fstab.orig:

# cp /etc/fstab /etc/fstab.orig

Ersetzen Sie in /etc/fstab /dev/ada0 durch mirror/gm0.

# 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

Wenn das Modul geom_mirror.ko nicht im Kernel enthalten ist, können Sie /boot/loader.conf bearbeiten, damit das Modul beim Systemstart geladen wird:

geom_mirror_load="YES"

Die Dateisysteme der ursprünglichen Platte können jetzt mit dump(8) und restore(8) auf den Spiegel kopiert werden. Wenn Sie das Dateisystem mit dump -L sichern, wird zunächst ein Snapshot des Dateisystems erstellt, was einige Zeit dauern kann.

# 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 -)

Starten Sie das System neu und booten Sie von ada1. Wenn alles funktioniert, wird das System von mirror/gm0 booten, welches jetzt die gleichen Daten enthält wie ada0. Lesen Sie Fehlerbehebung, falls es Probleme beim Booten gibt.

An dieser Stelle besteht der Spiegel immer noch aus der einzelnen Platte ada1.

Nachdem erfolgreich von mirror/gm0 gebootet wurde, besteht der letzte Schritt darin, ada0 in den Spiegel einzufügen.

Wenn Sie ada0 in den Spiegel einfügen, wird der Inhalt der Platte mit den Daten aus dem Spiegel überschrieben. Sie müssen sicherstellen, das mirror/gm0 den gleichen Inhalt wie ada0 hat, bevor Sie ada0 zum Spiegel hinzufügen. Falls der zuvor mit dump(8) und restore(8) kopierte Inhalt nicht mit dem von ada0 identisch ist, machen Sie die Änderungen an /etc/fstab rückgängig, starten Sie das System neu und beginnen Sie die Prozedur von vorn.

# gmirror insert gm0 ada0
GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0

Die Synchronisation zwischen den beiden Platten wird direkt gestartet. Verwenden Sie gmirror status um den Fortschritt zu beobachten.

# gmirror status
      Name    Status  Components
girror/gm0  DEGRADED  ada1 (ACTIVE)
                      ada0 (SYNCHRONIZING, 64%)

Nach einer Weile wird die Wiederherstellung abgeschlossen sein.

GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0 finished.
# gmirror status
      Name    Status  Components
mirror/gm0  COMPLETE  ada1 (ACTIVE)
                      ada0 (ACTIVE)

mirror/gm0 besteht nun aus den beiden Platten ada0 und ada1. Der Inhalt der beiden Platten wird automatisch miteinander synchronisiert. Im laufenden Betrieb verhält sich mirror/gm0 wie eine einzelne Festplatte.

18.3.4. Fehlerbehebung

Falls das System nicht mehr startet, müssen möglicherweise die BIOS-Einstellungen geändert werden, um von dem neuen gespiegelten Laufwerk zu booten. Beide Platten des Spiegels können zum Booten verwendet werden, da sie als Komponenten des Spiegels identische Daten enthalten.

Wenn der Bootvorgang mit der folgenden Meldung abbricht, ist irgendwas mit dem Spiegel nicht in Ordnung:

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:
  <fstype>:<device> [options]
      Mount <device> using filesystem <fstype>
      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)
  <empty line>    Abort manual input

mountroot>

Dieses Problem kann durch ein nicht geladenes Kernelmodul geom_mirror.ko in /boot/loader.conf verursacht werden. Um das Problem zu beheben, booten Sie von einem FreeBSD-Installationsmedium und wählen Sie Shell an der Eingabeaufforderung. Laden Sie dann das Modul und hängen Sie den Spiegel ein:

# gmirror load
# mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt

Bearbeiten Sie dann /mnt/boot/loader.conf und fügen Sie eine Zeile für das Kernelmodul hinzu:

geom_mirror_load="YES"

Speichern Sie die Datei und starten Sie das System neu.

Andere Probleme, die error 19 verursachen können, sind nur mit mehr Aufwand zu beheben. Obwohl das System von ada0 booten sollte, wird ein weiterer Prompt erscheinen, wenn /etc/fstab fehlerhaft ist. Geben Sie am Loader-Prompt ufs:/dev/ada0s1a ein und drücken Sie Enter. Machen Sie die Änderungen an /etc/fstab rückgängig und hängen Sie anstelle des Spiegels die originale Festplatte (ada0) ein. Starten Sie dann das System neu und versuchen Sie den Vorgang erneut.

Enter full pathname of shell or RETURN for /bin/sh:
# cp /etc/fstab.orig /etc/fstab
# reboot

18.3.5. Wiederherstellung des Systems nach einem Plattenausfall

Der Vorteil der Plattenspiegelung ist, dass eine Platte ausfallen kann, ohne dass Sie dabei Daten verlieren. Falls ada0 aus dem obigen Beispiel ausfällt, steht der Spiegel weiterhin zur Verfügung und bietet die Daten von der verbleibenden Platte ada1 an.

Um das ausgefallene Laufwerk zu ersetzen, muss das System heruntergefahren werden und das ausgefallene Laufwerk durch ein neues Laufwerk von gleicher oder größerer Kapazität ersetzt werden. Hersteller verwenden oft etwas willkürliche Werte für die Kapazität. Der einzige Weg, um wirklich sicher zu sein, ist die Gesamtzahl der Sektoren von diskinfo -V zu vergleichen. Ein Laufwerk mit größerer Kapazität wird funktionieren, allerdings wird der zusätzliche Platz ungenutzt bleiben.

Nachdem der Rechner wieder eingeschaltet ist, wird der Spiegel im "degraded" Modus ausgeführt werden. Der Spiegel wird angewiesen, Laufwerke zu vergessen, die noch nicht verbunden sind:

# gmirror forget gm0

Alte Metadaten sollten von der Ersatzfestplatte nach den Anweisungen in Probleme mit Metadaten gelöscht werden. Anschließend kann die Ersatzfestplatte, in diesem Beispiel ada4, in den Spiegel eingefügt werden:

# gmirror insert gm0 /dev/ada4

Die Wiederherstellung beginnt, sobald das neue Laufwerk in den Spiegel eingesetzt wird. Das Kopieren der Daten vom Spiegel auf das neue Laufwerk kann eine Weile dauern. Die Leistung des Spiegels ist während dieser Zeit stark reduziert, deswegen sollten neue Laufwerke idealerweise dann eingefügt werden, wenn der Rechner nicht benötigt wird.

Der Fortschritt der Wiederherstellung kann mit gmirror status überwacht werden. Während der Wiederherstellung ist der Status DEGRADED. Wenn der Vorgang abgeschlossen ist, wechselt der Status zu COMPLETE.

18.4. RAID3 - Byte-Level Striping mit dedizierter Parität

RAID3 ist eine Methode, die mehrere Festplatten zu einem einzigen Volume mit einer dedizierten Paritätsfestplatte kombiniert. In einem RAID3-System werden die Daten in einzelne Bytes aufgeteilt und dann über alle Laufwerke, mit Ausnahme der Paritätsfestplatte, geschrieben. Beim Lesen von Daten in einer RAID3 Implementierung werden alle Festplatten im Array parallel genutzt. Die Leistung kann durch den Einsatz von mehreren Controllern weiter erhöht werden. Ein RAID3-Array hat eine Fehlertoleranz von 1 Laufwerk und bietet dabei eine Kapazität von 1 - 1/n der Gesamtkapazität der Laufwerke im Array, wobei n die Anzahl der Festplatten im Array darstellt. So eine Konfiguration ist meistens für die Speicherung von größeren Dateien geeignet, wie beispielsweise Multimediadateien.

Mindestens 3 Festplatten sind erforderlich, um ein RAID3 zu erstellen. Jede Festplatte muss von der gleichen Größe sein, da die I/O-Anfragen für Lesen oder Schreiben auf mehreren Festplatten parallel stattfinden. Aufgrund der Beschaffenheit von RAID3, muss die Anzahl der Laufwerke 3, 5, 9, 17 bzw. 2^n + 1 sein.

Dieser Abschnitt beschreibt, wie ein Software RAID3 auf einem FreeBSD-System erstellt wird.

Obwohl es theoretisch möglich ist FreeBSD von einem RAID3-Array zu booten, wird von solch einer ungewöhnlichen Konfiguration dringend abgeraten.

18.4.1. Ein dediziertes RAID3-Array erstellen

In FreeBSD wird die Unterstützung für RAID3 über die GEOM-Klasse graid3(8) implementiert. Zum Erstellen eines dedizierten RAID3-Arrays sind folgende Schritte erforderlich.

  1. Laden Sie zunächst das Modul geom_raid3.ko mit einem der folgenden Befehle:

    # graid3 load

    oder:

    # kldload geom_raid3
  2. Stellen Sie sicher, dass ein geeigneter Mountpunkt existiert. Dieser Befehl erstellt ein neues Verzeichnis, welches als Mountpunkt verwendet werden kann:

    # mkdir /multimedia
  3. Bestimmen Sie die Gerätenamen der Festplatten, die dem Array hinzugefügt werden und erstellen Sie ein neues RAID3 Gerät. Das letzte aufgeführte Gerät wird als dediziertes Paritätslaufwerk verwendet. Dieses Beispiel verwendet drei unpartionierte ATA-Platten: ada1 und ada2 für die Daten, sowie ada3 für die Parität.

    # graid3 label -v gr0 /dev/ada1 /dev/ada2 /dev/ada3
    Metadata value stored on /dev/ada1.
    Metadata value stored on /dev/ada2.
    Metadata value stored on /dev/ada3.
    Done.
  4. Partitionieren Sie das neu erstelle Gerät gr0 und erstellen Sie darauf ein UFS-Dateisystem:

    # gpart create -s GPT /dev/raid3/gr0
    # gpart add -t freebsd-ufs /dev/raid3/gr0
    # newfs -j /dev/raid3/gr0p1

    Viele Zahlen rauschen nun über den Bildschirm und nach einer gewissen Zeit ist der Vorgang abgeschlossen. Das Volume wurde erstellt und kann jetzt in den Verzeichnisbaum eingehangen werden:

    # mount /dev/raid3/gr0p1 /multimedia/

    Das RAID3-Array ist nun einsatzbereit.

Weitere Konfigurationsschritte sind erforderlich, um die Einstellungen nach einem Systemneustart zu erhalten.

  1. Das Modul geom_raid3.ko muss geladen werden, bevor das Array eingehangen werden kann. Damit das Kernelmodul automatisch beim Systemstart geladen wird, muss die folgende Zeile in /boot/loader.conf hinzugefügt werden:

    geom_raid3_load="YES"
  2. Die folgenden Informationen über das Volume müssen in /etc/fstab hinzugefügt werden, um das Dateisystem des Arrays automatisch beim Systemstart zu aktivieren:

    /dev/raid3/gr0p1	/multimedia	ufs	rw	2	2

18.5. Software RAID

Einige Motherboards und Erweiterungskarten besitzen ein ROM, das dem Rechner erlaubt von einem RAID-Array zu booten. Nach dem Booten wird der Zugriff auf das RAID-Array durch die Software auf dem Prozessor des Rechners abgewickelt. Dieses "Hardware-unterstützte Software-RAID" ist nicht abhängig von einem bestimmten Betriebssystem. Sie funktionieren bereits, noch bevor das Betriebssystem geladen wird.

Abhängig von der verwendeten Hardware werden mehrere Arten von RAID unterstützt. Eine vollständige Liste finden Sie in graid(8).

graid(8) benötigt das geom_raid.ko Kernelmodul, welches beginnend mit FreeBSD 9.1 im GENERIC-Kernel enthalten ist. Bei Bedarf kann es manuell mit graid load geladen werden.

18.5.1. Ein Array erstellen

Geräte mit Software-RAID haben oft ein Menü, das über eine bestimmte Tastenkombination beim Booten aufgerufen werden kann. Das Menü kann verwendet werden, um RAID-Arrays zu erstellen und zu löschen. Mit graid(8) können Arrays auch direkt von der Kommandozeile erstellt werden.

graid label wird verwendet, um ein neues Array zu erstellen. Das Motherboard in diesem Beispiel besitzt einen Intel® Software-RAID Chipsatz, so dass das Metadatenformat von Intel® angegeben wird. Das neue Array bekommt den Namen (Label) gm0, verhält sich als Spiegel (RAID1) und verwendet die Laufwerke ada0 und ada1.

Bei der Erstellung des Arrays wird etwas Platz auf den Laufwerken überschrieben. Sichern Sie zuvor alle vorhandenen Daten!

# graid label Intel gm0 RAID1 ada0 ada1
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Array Intel-a29ea104 created.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Disk ada0 state changed from NONE to ACTIVE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Subdisk gm0:0-ada0 state changed from NONE to ACTIVE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Disk ada1 state changed from NONE to ACTIVE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Subdisk gm0:1-ada1 state changed from NONE to ACTIVE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Array started.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Volume gm0 state changed from STARTING to OPTIMAL.
Intel-a29ea104 created$
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Provider raid/r0 for volume gm0 created.

Eine Statusabfrage zeigt, dass der neue Spiegel einsatzbereit ist:

# graid status
   Name   Status  Components
raid/r0  OPTIMAL  ada0 (ACTIVE (ACTIVE))
                  ada1 (ACTIVE (ACTIVE))

Das Array-Gerät erscheint in /dev/raid/. Das erste Gerät heißt r0. Falls weitere Geräte vorhanden sind heißen diese r1, r2 und so weiter.

Das BIOS-Menü einiger Geräte erstellt Arrays mit Sonderzeichen im Namen. Um Probleme mit diesen Sonderzeichen zu vermeiden, werden einfache numerische Namen wie r0 vergeben. Um das tatsächliche Label anzuzeigen, wie gm0 im obigen Beispiel, benutzen Sie sysctl(8):

# sysctl kern.geom.raid.name_format=1

18.5.2. Mehrere Volumes

Einige Software-RAID Geräte unterstützen mehr als ein Volume pro Array. Volumes funktionieren wie Festplatten, dass heißt der Platz auf den Laufwerken kann auf unterschiedliche Weise geteilt und genutzt werden. Intels Software-RAID Geräte unterstützen beispielsweise zwei Volumes. In diesem Beispiel wird ein 40 GB Spiegel verwendet um das Betriebssystem zu speichern, gefolgt von einem 20 GB RAID0 (Stripe) Volume für die schnelle Speicherung von temporären Daten.

# graid label -S 40G Intel gm0 RAID1 ada0 ada1
# graid add -S 20G gm0 RAID0

Volumes erscheinen unter /dev/raid/ als zusätzliche Einträge rX. Ein Array mit Volumes wird als r0 und r1.

Lesen Sie graid(8) um die Anzahl der Volumes zu ermitteln, die von den verschiedenen Software-RAID Geräten unterstützt wird.

18.5.3. Ein einzelnes Laufwerk zu einem Spiegel konvertieren

Unter bestimmten Umständen ist es möglich, ein bestehendes Laufwerk ohne Neuformatierung zu einem graid(8) Array zu konvertieren. Um Datenverlust bei der Konvertierung zu vermeiden, müssen die vorhandenen Laufwerke folgende Mindestanforderungen erfüllen:

  • Das Laufwerk muss mit MBR partitioniert werden. GPT oder andere Partitionierungsschemata funktionieren nicht, da durch graid(8) die Metadaten am Ende des Laufwerks überschieben und beschädigt werden.

  • Am Ende des Laufwerks muss genügend freier Platz zur Verfügung stehen, um die graid(8) Metadaten zu speichern. Die Metadaten variieren in der Größe, es werden jedoch mindestens 64 MB freier Speicherplatz empfohlen.

Wenn das Laufwerk diese Anforderungen erfüllt, erstellen Sie zuerst eine vollständige Sicherung. Erzeugen Sie dann einen Spiegel mit diesem einen Laufwerk:

# graid label Intel gm0 RAID1 ada0 NONE

Die Metadaten von graid(8) werden in den ungenutzten Raum am Ende des Laufwerks geschrieben. Ein zweites Laufwerk kann nun in den Spiegel eingefügt werden:

# graid insert raid/r0 ada1

Die Daten von dem ersten Laufwerk werden direkt auf das zweite Laufwerk kopiert. Der Spiegel wird im eingeschränkten Zustand laufen, bis der Kopiervorgang abgeschlossen ist.

18.5.4. Neue Laufwerke zum Array hinzufügen

Laufwerke in einem Array können für ausgefallene oder fehlende Laufwerke eingesetzt werden. Falls es keine ausgefallenen oder fehlenden Laufwerke gibt, wird das neue Laufwerk als Ersatz (Spare) verwendet.

Das Array in diesem Beispiel beginnt sofort damit, die Daten auf das neu hinzugefügte Laufwerk zu kopieren. Alle vorhandenen Daten auf dem neuen Laufwerk werden überschrieben.

# graid insert raid/r0 ada1
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Disk ada1 state changed from NONE to ACTIVE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Subdisk gm0:1-ada1 state changed from NONE to NEW.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Subdisk gm0:1-ada1 state changed from NEW to REBUILD.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Subdisk gm0:1-ada1 rebuild start at 0.

18.5.5. Laufwerke aus dem Array entfernen

Einzelne Laufwerke können permanent aus dem Array entfernt werden. Die Metadaten werden dabei gelöscht:

# graid remove raid/r0 ada1
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Disk ada1 state changed from ACTIVE to OFFLINE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Subdisk gm0:1-[unknown] state changed from ACTIVE to NONE.
GEOM_RAID: Intel-a29ea104: Volume gm0 state changed from OPTIMAL to DEGRADED.

18.5.6. Das Array anhalten

Ein Array kann angehalten werden, ohne die Metadaten von den Laufwerken zu löschen. Das Array wird wieder anlaufen, wenn das System neu gestartet wird.

# graid stop raid/r0

18.5.7. Den Status des Arrays überprüfen

Der Status des Arrays kann jederzeit überprüft werden. Nachdem ein Laufwerk zum Array hinzugefügt wurde, werden die Daten vom ursprünglichen Laufwerk auf das neue Laufwerk kopiert:

# graid status
   Name    Status  Components
raid/r0  DEGRADED  ada0 (ACTIVE (ACTIVE))
                   ada1 (ACTIVE (REBUILD 28%))

Andere Arten von Arrays, wie RAID0 oder CONCAT, werden den Status eines fehlgeschlagenen Laufwerks vielleicht nicht anzeigen. Um diese teilweise ausgefallenen Arrays anzuzeigen, fügen Sie -ga hinzu:

# graid status -ga
          Name  Status  Components
Intel-e2d07d9a  BROKEN  ada6 (ACTIVE (ACTIVE))

18.5.8. Arrays löschen

Arrays werden zerstört, indem alle Volumes gelöscht werden. Wenn das letzte Volume gelöscht wird, wird das Array gestoppt und die Metadaten von den Laufwerken entfernt:

# graid delete raid/r0

18.5.9. Unerwartete Arrays löschen

Laufwerke können unerwartete graid(8) Metadaten enthalten, entweder aus früherer Nutzung oder aus Tests des Herstellers. graid(8) würde diese Metadaten erkennen und daraus ein Array erstellen, was den Zugriff auf die einzelnen Laufwerke beeinträchtigen würde. Um die unerwünschten Metadaten zu entfernen:

  1. Booten Sie das System. Im Boot-Menü wählen Sie 2 für den Loader-Prompt. Geben Sie dann folgendes ein:

    OK set kern.geom.raid.enable=0
    OK boot

    Das System wird nun mit deaktiviertem graid(8) starten.

  2. Sichern Sie alle Daten auf dem betroffenen Laufwerk.

  3. Zur Abhilfe kann auch die Array-Erkennung von graid(8) deaktiviert werden, indem

    kern.geom.raid.enable=0

    in /boot/loader.conf hinzugefügt wird.

    Um die graid(8) Metadaten von dem entsprechenden Laufwerk zu entfernen, booten Sie vom FreeBSD Installationsmedium und wählen Sie Shell aus. Benutzen Sie status, um den Namen des Arrays zu bestimmten, typischerweise raid/r0:

    # graid status
       Name   Status  Components
    raid/r0  OPTIMAL  ada0 (ACTIVE (ACTIVE))
                      ada1 (ACTIVE (ACTIVE))

    Löschen Sie das Volume:

    # graid delete raid/r0

    Wiederholen Sie den Vorgang für jedes Volume. Nachdem das letzte Volume gelöscht wurde, wird das Volume zerstört.

    Starten Sie das System neu und prüfen die Vollständigkeit der Daten. Falls erforderlich, müssen die Daten aus der Sicherung wiederhergestellt werden. Nachdem die Metadaten entfernt wurden, kann auch der Eintrag kern.geom.raid.enable=0 aus /boot/loader.conf entfernt werden.

18.6. GEOM Gate Netzwerk

GEOM unterstützt einen einfachen Mechanismus für den Zugriff auf entfernte Geräte wie Festplatten, CDs und Dateien, durch die Verwendung des GEOM Gate Netzwerk Daemons, ggated. Der Server-Dameon läuft auf dem System, welches ein Gerät anbietet und bearbeitet die ggatec-Anfragen der Clients. Die Geräte sollten keine sensiblen Daten enthalten, da die Verbindung zwischen Client und Server nicht verschlüsselt ist.

Ähnlich wie bei NFS, das in Network File System (NFS) beschrieben ist, wird für die Konfiguration von ggated eine Exportdatei verwendet. Diese Datei legt fest, welche Systeme auf die exportierten Ressourcen zugreifen können und in welchem Umfang der Zugriff gestattet wird. Um dem Client 192.168.1.5 Lese- und Schreibzugriff auf die vierte Slice der ersten SCSI-Platte zu geben, erstellen Sie /etc/gg.exports mit folgender Zeile:

192.168.1.5 RW /dev/da0s4d

Bevor das Gerät exportiert werden kann, müssen Sie sicherstellen, dass es nicht bereits gemountet ist. Anschließend starten Sie ggated.

# ggated

Es stehen mehrere Optionen bereit, mit denen zum Beispiel ein alternativer Port oder eine alternative Exportdatei festgelegt werden kann. Weitere Einzelheiten finden Sie in ggated(8).

Damit ein Client auf das exportierte Gerät zugreifen kann, benutzten Sie ggatec zusammen mit der IP-Adresse des Servers und dem entsprechenden Gerätenamen. Wenn dies erfolgreich ist, zeigt dieser Befehl einen ggate-Gerätenamen. Hängen Sie dieses Gerät in einen freien Mountpunkt ein. Dieses Beispiel verbindet sich mit der Partition /dev/da0s4d auf 192.168.1.1 und hängt /dev/ggate0 in /mnt ein:

# ggatec create -o rw 192.168.1.1 /dev/da0s4d
ggate0
# mount /dev/ggate0 /mnt

Auf das Gerät des Servers kann jetzt über den Mountpunkt /mnt des Clients zugegriffen werden. Weitere Informationen über ggatec und einige Anwendungsbeispiele finden Sie in ggatec(8).

Das Einhängen des Gerätes wird scheitern, falls das Gerät momentan entweder auf dem Server oder einem Client im Netzwerk gemountet ist. Wenn ein gleichzeitiger Zugriff auf die Netzwerkressourcen benötigt wird, verwenden Sie stattdessen NFS.

Wenn das Gerät nicht länger gebraucht wird, kann es mit umount(8) ausgehängt werden, so dass die Ressourcen für andere Client wieder verfügbar sind.

18.7. Das Labeln von Laufwerken

Während der Initialisierung des Systems legt der FreeBSD-Kernel für jedes gefundene Gerät Knotenpunkte an. Diese Methode für die Überprüfung auf vorhandene Geräte wirft einige Fragen auf. Was passiert beispielsweise, wenn ein neues USB-Laufwerk hinzugefügt wird? Es ist sehr wahrscheinlich, dass ein Flash-Speicher-Gerät den Gerätenamen da0 erhält, während gleichzeitig das bisherige da0 zu da1 wird. Dies verursacht Probleme beim Einhängen von Dateisystemen, wenn diese in /etc/fstab aufgeführt sind und kann dazu führen, dass das System nicht mehr startet.

Eine Lösung für dieses Problem ist das Aneinanderketten der SCSI-Geräte, damit ein neues Gerät, welches der SCSI-Karte hinzugefügt wird, unbenutzte Gerätenummern erhält. Aber was geschieht, wenn ein USB-Gerät möglicherweise die primäre SCSI-Platte ersetzt? Dies kann passieren, weil USB-Geräte normalerweise vor der SCSI-Karte geprüft werden. Eine Lösung ist das Hinzufügen dieser Geräte, nachdem das System gestartet ist. Eine andere Lösung könnte sein, nur ein einzelnes ATA-Laufwerk zu nutzen und die SCSI-Geräte niemals in der /etc/fstab aufzuführen.

Eine bessere Lösung ist die Verwendung von glabel, um die Laufwerke zu mit Labeln zu versehen und diese in /etc/fstab zu nutzen. Da glabel seine Label im letzten Sektor jedes vorhandenen Datenträgers speichert, wird das Label persistent bleiben (auch über Neustarts hinweg). Durch Nutzung dieses Labels als Gerät kann das Dateisystem immer gemountet sein, unabhängig davon, durch welchen Geräte-Knotenpunkt auf ihn zugegriffen wird.

glabel kann permanente (dauerhaft) und vorübergehende Label erstellen. Aber nur dauerhafte Label bleiben konsistent über Neustarts hinweg. Lesen Sie die glabel(8) für weitere Unterschiede zwischen den Label-Typen.

18.7.1. Label-Typen und Beispiele

Permanente Label können generische Label oder Dateisystem-Label sein. Permanente Dateisystem-Label können mit tunefs(8) oder newfs(8) erzeugt werden. Dieser Typ von Label wird in einem Unterverzeichnis von /dev angelegt und wird dem Dateisystem entsprechend benannt. UFS2-Dateisystem-Label werden zum Beispiel in /dev/ufs angelegt. Permanente Label können außerdem durch den Befehl glabel label erzeugt werden. Diese Label sind nicht dateisystemspezisch und werden im Unterverzeichnis /dev/label erzeugt.

Temporäre Label werden beim nächsten Systemstart zerstört. Diese Label werden im Verzeichnis /dev/label erzeugt und sind ideal für Testzwecke. Ein temporäres Label kann mit glabel create erzeugt werden.

Um ein permanentes Label auf einem UFS2-Dateisystem ohne Löschung von Daten zu erzeugen, kann man folgenden Befehl verwenden:

# tunefs -L home /dev/da3

In /dev/ufs sollte nun ein Label vorhanden sein, welches zu /etc/fstab hinzugefügt werden kann:

/dev/ufs/home		/home            ufs     rw              2      2

Das Dateisystem darf nicht gemountet sein beim Versuch, tunefs auszuführen.

Nun kann das Dateisystem eingehängt werden:

# mount /home

Von nun an kann der Geräte-Knotenpunkt sich ohne negative Effekte auf das System ändern, solange das Kernelmodul geom_label.ko beim Systemstart mittels /boot/loader.conf geladen wird oder die GEOM_LABEL-Kernel-Option aktiv ist.

Dateisysteme können auch mit einem Standard-Label erzeugt werden (mittels des Flags -L in newfs). Lesen Sie newfs(8) für weitere Informationen.

Der folgende Befehl kann genutzt werden, um das Label zu beseitigen:

# glabel destroy home

Das folgende Beispiel zeigt Ihnen, wie Sie Label für die Partitionen einer Bootplatte erzeugen.

Beispiel 1. Die Partitionen einer Bootplatte labeln

Durch das Erstellen von permanenten Labeln für die Partitionen einer Bootplatte sollte das System selbst dann noch normal starten können, wenn Sie die Platte an einen anderen Controller anschließen oder in ein anderes System installieren. In diesem Beispiel nehmen wir an, dass nur eine einzige ATA-Platte verwendet wird, die das System derzeit als ad0 erkennt. Weiters nehmen wir an, dass Sie das Standard-Partionierungsschema von FreeBSD vewendet haben und die Platte daher die Dateisysteme /, /var, /usr sowie /tmp aufweist. Zusätzlich wurde eine Swap-Partition angelegt.

Starten Sie das System neu. Am loader(8)-Prompt drücken Sie die Taste 4, um in den Single-User-Modus zu gelangen. Dort führen Sie die folgenden Befehle aus:

# glabel label rootfs /dev/ad0s1a
GEOM_LABEL: Label for provider /dev/ad0s1a is label/rootfs
# glabel label var /dev/ad0s1d
GEOM_LABEL: Label for provider /dev/ad0s1d is label/var
# glabel label usr /dev/ad0s1f
GEOM_LABEL: Label for provider /dev/ad0s1f is label/usr
# glabel label tmp /dev/ad0s1e
GEOM_LABEL: Label for provider /dev/ad0s1e is label/tmp
# glabel label swap /dev/ad0s1b
GEOM_LABEL: Label for provider /dev/ad0s1b is label/swap
# exit

Das System startet daraufhin in den Multi-User-Modus. Nachdem der Startvorgang abgeschlossen ist, editieren Sie /etc/fstab und ersetzen die konventionellen Gerätedateien durch die entsprechenden Label. Die modifizierte /etc/fstab sollte wie folgt aussehen:

# Device                Mountpoint      FStype  Options         Dump    Pass#
/dev/label/swap         none            swap    sw              0       0
/dev/label/rootfs       /               ufs     rw              1       1
/dev/label/tmp          /tmp            ufs     rw              2       2
/dev/label/usr          /usr            ufs     rw              2       2
/dev/label/var          /var            ufs     rw              2       2

Starten Sie das System neu. Treten keine Probleme auf, wird das System normal hochfahren und Sie erhalten die folgende Ausgabe, wenn Sie den Befehl mount ausführen:

# mount
/dev/label/rootfs on / (ufs, local)
devfs on /dev (devfs, local)
/dev/label/tmp on /tmp (ufs, local, soft-updates)
/dev/label/usr on /usr (ufs, local, soft-updates)
/dev/label/var on /var (ufs, local, soft-updates)

glabel(8) unterstützt einen Labeltyp für UFS-Dateisysteme. Dieser basiert auf der eindeutigen Dateisystem-ID ufsid. Derartige Label finden sich in /dev/ufsid und werden während des Systemstarts automatisch erzeugt. Es ist möglich, diese ufsid-Label zum automatischen Einhängen von Partitionen in /etc/fstab einzusetzen. Verwenden Sie glabel status, um eine Liste aller Dateisysteme und ihrer ufsid-Label zu erhalten:

% glabel status
                  Name  Status  Components
ufsid/486b6fc38d330916     N/A  ad4s1d
ufsid/486b6fc16926168e     N/A  ad4s1f

In diesem Beispiel repräsentiert ad4s1d das /var-Dateisystem, während ad4s1f dem /usr-Dateisystem entspricht. Wenn Sie die angegebenen ufsid-Werte verwenden, können diese Dateisysteme durch die folgenden Einträge in der Datei /etc/fstab gemountet werden:

/dev/ufsid/486b6fc38d330916        /var        ufs        rw        2      2
/dev/ufsid/486b6fc16926168e        /usr        ufs        rw        2      2

Jede Partition, die ein ufsid-Label aufweist, kann auf diese Art gemountet werden. Dies hat den Vorteil, dass Sie die permanenten Label nicht manuell anlegen müssen, wobei sich die Platten nach wie vor über geräteunabhängige Namen ansprechen und einhängen lassen.

18.8. UFS Journaling in GEOM

FreeBSD unterstützt Journaling für UFS-Dateisysteme. Diese Funktion wird über das GEOM-Subsystem realisiert und kann über das Werkzeug gjournal(8) eingerichtet werden. Im Gegensatz zu anderen Journaling-Dateisystemen arbeitet gjournal blockbasiert und wurde nicht als Teil des Dateisystems implementiert, sondern als GEOM-Erweiterung.

Bei Journaling wird ein Protokoll über alle Dateisystemtransaktionen angelegt, inklusive aller Veränderungen, aus denen ein kompletter Schreibvorgang besteht, bevor diese Änderungen (Metadaten sowie tatsächliche Schreibvorgänge) physisch auf der Festplatte ausgeführt werden. Dieses Protokoll kann später erneut aufgerufen werden, um diese Vorgänge zu wiederholen, damit Systeminkonsistenzen vermieden werden.

Diese Technik bietet eine weitere Möglichkeit, sich vor Datenverlust und Dateisystem-Inkonsistenzen zu schützen. Im Gegensatz zu Soft Updates (die Metadaten-Aktualisierungen verfolgen und erzwingen) und Snapshots (die ein Image eines Dateisystems darstellen) wird bei Journaling ein tatsächliches Protokoll in einem speziell dafür bereitgestellten Bereich der Festplatte gespeichert. Um die Leistung zu optimieren, kann das Journal auf eine externe Platte ausgelagert werden. In einem solchen Fall geben Sie die Gerätedatei der Platte nach dem Gerät an, für das Sie Journaling aktivieren wollen.

Der GENERIC-Kernel bietet Unterstützung für gjournal. Damit das Kernelmodul geom_journal.ko beim Booten automatisch geladen wird, fügen Sie folgende Zeile in /boot/loader.conf hinzu:

geom_journal_load="YES"

Wenn ein angepasster Kernel benutzt wird, stellen Sie sicher, dass folgende Zeile in der Kernelkonfigurationsdatei enthalten ist:

options     GEOM_JOURNAL

Sobald das Modul geladen ist, kann ein Journal auf einem neuen Dateisystem erstellt werden. In diesem Beispiel ist da4 die neue SCSI-Platte:

# gjournal load
# gjournal label /dev/da4

Diese Befehle laden das Modul und erstellen die Gerätedatei /dev/da4.journal auf /dev/da4.

Nun kann auf dem neuen Gerät ein UFS-Dateisystem erstellt werden, welches dann in den Verzeichnisbaum eingehängt wird:

# newfs -O 2 -J /dev/da4.journal
# mount /dev/da4.journal /mnt

Falls auf dem System mehrere Slices angelegt sind (beispielsweise ad4s1 sowie ad4s2), wird gjournal für jedes Slice ein Journal anlegen (also ad4s1.journal sowie ad4s2.journal).

Mit tunefs ist es auch möglich, Journaling auf bereits existierenden Dateisystemen zu aktivieren. Machen Sie aber immer eine Sicherung der Daten, bevor Sie versuchen, ein existierendes Dateisystem zu ändern. gjournal wird zwar den Vorgang abbrechen, wenn es das Journal nicht erzeugen kann, allerdings schützt dies nicht vor Datenverlust durch einen fehlerhaften Einsatz von tunefs. Weitere Informationen über diese beiden Werkzeuge finden Sie in gjournal(8) und tunefs(8).

Es ist möglich, Journale auch für die Bootplatte eines FreeBSD-Systems zu verwenden. Der Artikel Implementing UFS Journaling on a Desktop PC enthält eine ausführliche Anleitung zu diesem Thema.


All FreeBSD documents are available for download at https://download.freebsd.org/ftp/doc/

Questions that are not answered by the documentation may be sent to <freebsd-questions@FreeBSD.org>.
Send questions about this document to <freebsd-doc@FreeBSD.org>.