Redhat XFS文件系统

Posted 2023-03-09

参考技术A XFS是一种高度可扩展和高性能文件系统，它支持创建16 exabytes超大文件系统，8 exabytes的文件和10亿个目录结构。

1) 主要功能：XFS支持 元数据日志功能(metadata journaling) ，有助于更快地崩溃恢复。XFS文件系统在挂载并处于活动状态时也可以进行 碎片整理和扩展 。 另外，红帽企业版Linux 6支持 XFS的备份和恢复 功能。

2) xfs具有以下功能：基于范围的分配(Extent-based allocation)、条带感知分配策略(Stripe-aware allocation policies)、延迟分配(Delayed allocation)和空间预分配(Space pre-allocation)。延迟分配和其他性能优化对XFS的影响与对ext4的影响相同。 除非随后调用fsync()，否则不能保证程序对XFS文件系统的写入。

使用mkfs.xfs /dev/device命令来创建XFS文件系统。在一个包含已有文件系统的块设备上，执行mkfs.xfs -f会强制重写文件系统。

一旦xfs文件系统被创建，文件的大小不会减小。还可以用xfs_growfs命令来增大空间。

对于条带块设备(例如RAID5阵列)，在创建文件系统时可以指定条带几何形状。 使用适当的条带几何形状可以大大提高XFS文件系统的性能。

在LVM或MD卷上创建文件系统时，mkfs.xfs选择最佳geometry几何形状。 在某些geometry信息导出到操作系统的硬件RAID上，也可能是这样。

指定条纹geometry几何体，子参数如下：

su =值：指定条带单位或RAID块大小。 该值必须以字节为单位指定，后缀为k，m或g。

sw =值：指定RAID设备中的数据磁盘数或条带中的条带单元数。

以下示例在包含4个条带单元的RAID设备上指定64k的块大小：

＃mkfs.xfs -d su=64k,sw=4  /dev/device

有关创建XFS文件系统的更多信息，请参考man mkfs.xfs。

一个XFS系统可以不带额外的参数进行挂载：# mount /dev/device /mount/point

XFS默认分配inode以反映其在磁盘上的位置。 但是，由于某些32位用户空间应用程序与大于65536*65536(2的32次方)的inode号不兼容，因此XFS会将所有inode分配到磁盘位置中，从而导致32位inode号。 这会导致大于2TB的文件系统性能下降，因为inode偏向块设备的开头，而数据偏向末尾。

为了解决此问题，可以带上inode64挂载参数。这个参数表示XFS在整个文件系统中分配inodes和数据，这将改善性能 # mount -o inode64 /dev/device /mount/point

默认情况下，即使启用了写缓存的设备断电，XFS也会使用写屏障来确保文件系统的完整性(By default, XFS uses write barriers  to ensure file system integrity even when power is lost to a device with write caches enabled)。 对于没有写缓存或具有电池供电的写缓存的设备，请使用nobarrier选项禁用屏障：# mount -o nobarrier /dev/device /mount/point。 掉电丢失文件的解决方案又多一个：写保障。

写保障write barrier是一种内核机制，用于保证持久化卷上文件系统的metadata是正确的和有序的，即使易失性的存储设备断电。 文件系统开启写保障fsync()，保证数据通过。

启用写屏障write barriers会导致某些应用程序的性能大幅下降。 具体来说，大量使用fsync()或创建和删除许多小文件的应用程序运行速度可能会慢得多。

XFS配额子系统管理着磁盘空间(块)和文件(inode)使用的限制。 XFS配额从用户，组，目录或项目级别上进行控制或报告其使用情况。请注意，虽然启用了用户，组和目录或项目级别的配额，但组配额和项目配额是互斥的。

在按目录或按项目进行管理时，XFS管理着与某个项目关联的目录层次结构的磁盘使用情况。这样，XFS可以识别项目之间的跨组织“组”边界。这提供了比管理用户或组配额时更有效的控制级别。

XFS配额在挂载mount时启用，并带有的挂载参数。挂载参数可以指定为noenforce，xfs使用情况将不受任何限制。挂载时有效的配额：uquota/uqnoenforce-用户配额、gquota/gqnoenforce-组配额、pquota/pqnoenforce-项目配额

启用配额后，xfs_quota工具可以设置配额大小并报告磁盘使用情况。默认情况下，xfs_quota在基本模式下交互式运行的。基本模式子命令仅报告使用情况，并且对所有用户可用。基本模式的xfs_quota子命令包括：quota username/userID：显示给定用户名或数字用户标识的用法和限制。df：显示块和索引节点的可用和已用计数。

相反，xfs_quota也具有专家模式。此模式的子命令允许配置限制，并且仅对具有较高特权的用户可用。要交互使用专家模式子命令，请运行xfs_quota -x。专家模式子命令包括：report /path：报告特定文件系统的配额信息。limit：修改配额限制。

挂载的XFS文件系统使用xfs_growfs命令进行扩大# xfs_growfs /mount/point -D size

D size 选项将文件系统增加带指定大小，不带-D size选项则xfs_growfs将文件系统扩大到设备支持的最大值。

在使用-D参数扩大文件系统前要保证底层块设备后期有一个合理的大小。

注意：挂载点一旦扩大空间后无法缩回。

使用xfs_repair修复XFS文件系统，命令格式为# xfs_repair /dev/device

xfs_repair具有高度可伸缩性，旨在有效地修复拥有大量inode节点的大型文件系统。 与其他Linux文件系统不同，即使当XFS文件系统未完全卸载umount时，xfs_repair也不在引导时运行(does not run at boot time)。 即使卸载不干净，则xfs_repair只是在挂载时replays log来进行修复，以确保文件系统一致。

xfs_repair不能修复带有脏日志(dirty log)的xfs文件系统。挂载mount和卸载unmount xfs文件系统会清理日志。如果日志已损坏并且无法重播，请使用-L选项强制清除日志，即xfs_repair -L /dev/device。请注意这可能影响到进一步的损坏或数据丢失。

xfs_freeze对文件系统的写入活动进行暂停或恢复。暂停写入活动允许基于硬件设备快照用于捕获文件系统一致性状态。

xfs_freeze由只运行在x86_64的xfsprogs包提供。

暂停suspend (冻结freeze) xfs文件系统使用命令# xfs_freeze -f /mount/point

解冻xfs文件系统使用命令# xfs_freeze -u /mount/point

当做一个LVM快照时，没有必要先使用xfs_freeze来暂停文件系统。LVM管理工具会在取快照前自动暂停XFS文件系统。

xfs_freeze可以用于冻结或解冻一个ext3、ext4、GFS2、XFS和BTRFS文件系统，它们的语法都是一样的。

xfsdump和xfsrestore分别支持XFS文件系统备份和恢复。

为了支持增量备份(incremental backups )，xfsdump使用转储级别来确定特定转储相对的基本转储(xfsdump uses dump levels to determine a base dump to which a specific dump is relative)。

-l参数指定转储级别0-9。在文件系统上执行0级转储进行完整备份，命令为 # xfsdump -l 0 -f /dev/device /path/filesystem

-f参数指定备份的目标。

相反，一个增量备份仅将上次0级转储后更改的文件进行备份。 1级转储是完整转储后的第一个增量转储；下一个增量转储将是2级，依此类推，直到9级的最大值。执行1级转储到/dev/st0：# xfsdump -l 1 -f  /dev/st0  /path/filesystem

xfsrestore从xfsdump产生的转储中还原文件系统。 xfsrestore具有两种模式：默认简单模式和累积模式。特定的转储由会话ID或会话标签标识，因此还原转储需要其相应的会话ID或标签。要显示所有转储(完整和增量)的会话ID和标签：＃xfsrestore -I

xfsrestore简单模式(Simple Mode)

简单模式允许用户从0级转储还原整个文件系统。确定了0级转储的会话ID后执行恢复：# xfsrestore -f /dev/st0 -S session-ID /path/to/destination

-f参数指定转储的位置，而-S或-L参数指定待还原的特定转储，-S参数用于指定会话ID，而-L参数用于指定会话标签。-I选项显示每次转储的会话标签和ID。

xfsrestore累积模式(Cumulative Mode)

xfsrestore累积模式允许从特定的增量备份(从1级到9级)还原文件系统，添加-r参数# xfsrestore -f  /dev/st0  -S session-ID  -r  /path/to/destination

互动操作Interactive

xfsrestore允许从转储中提取，添加或删除特定文件。使用-i参数，xfsrestore  -f  /dev/st0 -i

交互式对话将在xfsrestore完成读取指定设备之后开始。在对话框中的可用命令包括cd, ls, add, delete, and extract；使用help查看有关命令的完整列表。

RedHat Enterprise Linux6提供其他xfs功能

xfs_fsr ：对已安装的XFS文件系统进行碎片整理。不带参数调用时，xfs_fsr对所有挂载的XFS文件系统的所有常规文件进行碎片整理。该程序允许用户挂起suspend指定时间的碎片整理，并从以后停止的地方resume恢复操作。此外，xfs_fsr仅允许对一个文件进行碎片整理，命令是xfs_fsr /path/to/file。红帽建议定期对整个文件系统进行碎片整理(Red Hat advises against periodically  defragmenting an entire file system, as this is normally not warranted)。

xfs_bmap ：打印XFS文件系统中文件使用的磁盘块映射。该地图列出了指定文件使用的每个范围以及文件中没有相应块的区域。

xfs_info ：打印XFS文件系统信息。

xfs_admin ：修改xfs文件系统中未挂载设备的参数。

xfs_copy ：将整个XFS文件系统的内容并行复制到一个或多个设备中。

下面程序是调试和分析XFS文件系统：

xfs_metadump ：只能拷贝未挂载，只读和冻结或挂起的(unmounted, read-only,  frozen/suspended)XFS文件系统的metadata到1个文件。否则挂载状态下拷贝会造成生成的转储可能已损坏或不一致。

xfs_mdrestore ：将xfs_metadump生成的映像还原到文件系统映像。

Restores an XFS metadump image ( generated using xfs_metadump) to a file  system image.

xfs_db ：Debugs an XFS file system。