Bcache

Attenzione. Questa guida è da considerarsi abbandonata, per via del tempo trascorso dall'ultima verifica.

Potrà essere resa obsoleta, previa segnalazione sul forum, se nessuno si propone per l'adozione.

Versioni Compatibili

Debian testing (anno: 2016)

Introduzione

bcache è uno strumento che permette di creare un volume dati costituito da più partizioni, di cui una che fungerà da cache per tutte le altre.
Il minimo numero di partizioni coinvolte è quindi pari a due, una di cache e una con i dati. L'obiettivo è sfruttare un disco SSD per velocizzare l'accesso casuale ai dati di un tradizionale disco meccanico (SSD caching). Considerazioni:

i benefici di una simile soluzione rispetto a quella del singolo disco meccanico sono assolutamente marginali, o inesistenti, nel caso di IO sequenziale;
questo tipo di strumento fu concepito agli albori degli SSD, quando un disco a stato solido da 32 GB costava ancora un patrimonio.

In base a quanto scritto è evidente come oggi giorno l'SSD caching abbia praticamente perso di significato, almeno per quanto riguarda gli utenti comuni. È più semplice e performante la soluzione disco SSD più disco meccanico: sull'SSD si installa il sistema operativo e gli applicativi di uso più frequente, mentre sul disco meccanico i dati più voluminosi (film, musica, ecc.). Premesso questo, se si ha voglia di sperimentare vale la pena riservare 10-30 GB del proprio disco solido al caching dei dati di un disco meccanico. Non esagerare con lo spazio riservato perché tanto come già scritto l'utilizzo della cache sarà probabilmente minimo, visto che non ha alcun effetto sugli IO sequenziali.

Nota
In questa guida non si tratta il caso di installazione su volume bcache, si suppone invece che l'installazione del sistema operativo sia stata fatta normalmente e che l'utente decida dopo l'installazione di creare un volume bcache.

Note su Windows

Uno strumento simile per Windows è costituito da "Rapid Storage Tecnology" di intel, che però non permette di usare lo stesso disco su cui è installato Windows e inoltre richiede che:

il chipset della propria scheda madre (o del controller SATA aggiuntivo) supporti tale tecnologia;
il controller SATA sia impostato su RAID nelle opzioni del firmware della scheda madre (BIOS, UEFI, ecc.) o del controller SATA aggiuntivo.

Installazione

Serve il pacchetto bcache-tools disponibile da repository:

# aptitude install bcache-tools

Configurazione

ATTENZIONE
Prima di proseguire è bene sapere che non è possibile "riconvertire in partizione semplice" una partizione dati usata per creare un volume bcache (o almeno non in modo semplice). Se si decide di rinunciare al caching è possibile eliminare la partizione di cache senza problemi (seguendo l'opportuna procedura), ma la partizione dati continuerà ad essere un volume bcache (anche se senza cache). L'unico modo semplice e sicuro per tornare ad avere "partizioni standard" è quello di fare un backup dei dati del volume e riformattare da capo le relative partizioni.

Creare due partizioni senza specificare alcun file system:

una sul disco solido che fungerà da cache, es. sdx6;
una su un disco meccanico per i dati veri e propri (tecnicamente chiamata di backup), es. sdy6.

Nota
Chi scrive non è sicuro che sia possibile convertire una partizione esistente in una utilizzabile da bcache, pertanto l'intera guida si fonda sul presupposto che l'utente prima crei il volume bcache e poi proceda a popolarlo con i suoi dati.

Se necessario è possibile usare il comando wipefs per eliminare tutti i dati relativi al file system di una partizione (attenzione che contestualmente si perdono eventuali dati memorizzati su tale partizione):

# wipefs -a /dev/sdXY

Notare che nei comandi che seguiranno si indicherà il volume bcache come bcache0, ma nel caso l'utente abbia già più volumi bcache tale notazione dovrà essere modificata di conseguenza (usare bcache1 se per esempio si possiede già un singolo volume bcache).

Modalità di caching

Esistono diverse modalità di caching, ma in questa guida si utilizza quella predefinita e più sicura, ovvero writethrough.
È possibile cambiare la modalità in uso dopo aver creato un volume bcache.

Creazione volume in un solo passo

È possibile creare il volume bcache0 in un solo passo col seguente comando:

# make-bcache -B /dev/sdy6 -C /dev/sdx6

Nel caso si voglia associare una cache a più partizioni di backup è sufficiente indicare tali partizioni una di seguito all'altra subito dopo l'opzione -B

Creazione volume in più passi

Molto semplicemente si trasformano individualmente le partizioni di backup e caching e poi si associano le une alle altre:

# make-bcache -B /dev/sdy6<br/>
# make-bcache -C /dev/sdx6

Quando si trasformano le partizioni vengono stampate a video diverse informazioni; in particolare si prenda nota del valore Set UUID associato alla trasformazione della partizione di cache.
Associare le partizioni di backup e caching col seguente comando:

# echo CSET-UUID > /sys/block/bcache0/bcache/attach

dove "CSET-UUID" non è nient'altro che il valore Set UUID della partizione di cache. Chiaramente se esistono già altri volumi bcache sarà necessario modificare il precedente comando sostituendo bcache0 con il volume corretto (bcache1 o quello che è).
Nel caso si sia perso il valore Set UUID dovrebbe essere possibile recuperarlo col comando:

$ bcache-super-show /dev/sdx6

dove si ricorda che /dev/sdx6 è la partizione di caching ai fini di questa guida (il valore da segnare è Set UUID non semplicemente UUID o dev.uuid).

Utilizzo volume

Testare lo stato del volume col seguente comando:

$ cat /sys/block/bcache0/bcache/state

che dovrebbe restituire clean.

ATTENZIONE
Se non è la prima volta che il volume bcache0 viene creato è necessario pulirlo con wipefs -a /dev/bcache0 prima di creare il nuovo file system, altrimenti si potrebbero avere errori in fase di montaggio dello stesso.

A questo punto è possibile formattare e usare il volume bcache0 come qualsiasi altro dispositivo. Per esempio per formattarlo in ext4:

# mkfs.ext4 /dev/bcache0

Se lo si desidera è anche possibile cambiare la modalità di caching, per esempio per passare da quella più sicura writethrough a quella più performante writeback:

# echo writeback > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode

Gestione

Sostituzione cache

Nel caso si abbia necessità di cambiare la partizione di cache procedere come segue:

se possibile fare un backup dei dati presenti sul volume bcache;
assicurarsi che il volume bcache non sia in uso, per esempio smontandolo del tutto;
distaccare la cache esistente col seguente comando:

# echo CSET-UUID > /sys/block/bcache0/bcache/detach

dove il valore CSET-UUID è ricavabile con il comando bcache-super-show come mostrato nel paragrafo dedicato alla creazione del volume in più passi. Al solito sostituire nel precedente comando il volume bcache corretto se diverso da bcache0 (bcache1 o quello che è).

4. il comando:

$ cat /sys/block/bcache0/bcache/state

dovrebbe restituire ora no cache

5. creare una nuova partizione di cache ed associarla al volume dati esistente come descritto nel paragrafo dedicato alla creazione del volume in più passi.

Eliminazione cache

Stessa procedura descritta nella sezione Sostituzione cache, ma omettendo il punto 5.

Eliminazione volume bcache

Nel caso si abbia necessità di rivedere il partizionamento del disco contenente la partizione dati del volume bcache è necessario distruggere prima il volume bcache stesso, diversamente non sarà possibile modificare e/o eliminare la suddetta partizione dati.

ATTENZIONE
La seguente procedura comporterà la perdita di tutti i dati memorizzati nel volume bcache.

Posto che il volume bcache si chiami bcache0, che la partizione di cache sia sdx6 e quella dati sdy6 (usare il comando bcache-super-show per ottenere i riferimenti corretti), procedere come segue:

eliminare la cache come descritto nella precedente sezione, Eliminazione cache;
smontare la partizione dati del volume bcache se ancora non lo si è fatto;
fermare il volume bcache con il seguente comando:

# echo 1 > /sys/block/sdy/sdy1/bcache/stop

Eseguire il comando:

$ cat /sys/block/bcache0/bcache/state

se il risultato è cat: /sys/block/bcache0/bcache/state: File o directory non esistente allora il volume bcache è stato fermato correttamente e la partizione dati può essere modificata come di norma.

Pulire le partizioni

È probabile che la partizione di caching risulti ancora registrata a questo punto, quindi risulterà impossibile eliminarla con wipefs o semplicemente riutilizzarla per un nuovo volume bcache. Entrambe le operazioni infatti restituiranno probabilmente un errore contenente Device or resource busy.
In tal caso:

# cd /sys/fs/bcache/<cset.uuid>

dove al solito <cset.uuid> è l'identificativo del volume bcache appena fermato. Digitare:

# echo 1 > stop

per annullare la registrazione delle partizioni e quindi pulirle:

# wipefs -a /dev/sdx6
/dev/sdx6: 16 bytes were erased at offset 0x00001018 (bcache): c6 85 73 f6 4e 1a 45 ca 82 65 f5 7f 48 ba 6d 81
# wipefs -a /dev/sdy6
/dev/sdy6: 16 bytes were erased at offset 0x00001018 (bcache): c6 85 73 f6 4e 1a 45 ca 82 65 f5 7f 48 ba 6d 81

A questo punto il volume bcache0 dovrebbe essere scomparso da /dev/ e la directory /sys/fs/bcache/ dovrebbe risultare inesistente (eventualmente provare a riavviare il PC).
È ora possibile configurare normalmente le partizioni pulite, compreso riutilizzarle per creare un nuovo volume bcache (dopo averle ridimensionate per esempio).

Approfondimenti

Sitografia

documentazione ufficiale kernel.org
wiki archlinux

Guida scritta da: Wtf 12:48, 10 dic 2016 (CET)	Debianized 20%
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