# ZFS 池破坏实验 * 原文：[ZFS プールを 壊 してみた](https://qiita.com/belgianbeer/items/477de8ddc64787442c0b) * 作者：みんみん * 最后更新于 2022-12-08 ## 引言 ZFS 文件系统本身就内置了校验和机制，在读取数据时会实时检查校验和与数据的完整性，确保数据没有损坏。 执行命令 `zpool scrub` 后，会读取所有已写入的数据部分并与校验和进行一致性检查。如果在 scrub 过程中发现了错误，在具有冗余结构（如镜像或 RAID-Z 等）的情况下，错误会被自动修复。 在这里，我们将实验性地修改 ZFS 管理范围外的数据，故意制造校验和不一致的情况，以引发数据错误。 本实验在 FreeBSD 上进行，但如果是在 Ubuntu 等 Linux 系统上的 ZFS，虽然分区创建和磁盘设备名称可能会有所不同，但 ZFS 操作的命令是相同的。 ## 为实验磁盘创建分区 首先，创建实验用的 ZFS 池。我们将在 USB 磁盘 da1 上进行实验。 准备一块带 GPT 标签的磁盘。 ```sh $ gpart create -s gpt da1 ``` 创建一个 4GB 的分区。 ```sh $ gpart add -t freebsd-zfs -a 4k -s 4g -l ttt da1 ``` 检查创建的分区。 ```sh $ gpart show da1 => 40 312581728 da1 GPT (149G) 40 8388608 1 freebsd-zfs (4.0G) 8388648 304193120 - free - (145G) $ gpart show -l da1 => 40 312581728 da1 GPT (149G) 40 8388608 1 ttt (4.0G) 8388648 304193120 - free - (145G) ``` ## 创建 ZFS 池 通常情况下，为了节省磁盘空间，当创建 ZFS 池时会使用 `-O compression=lz4` 等选项启用压缩功能，但本次实验为了写入零数据而没有启用压缩选项。因为启用压缩后，数据压缩会导致数据大小无法被实际写入。 ```sh $ zpool create -O atime=off ztest gpt/ttt ``` 检查创建的 ZFS 池。 ```sh $ zpool status ztest pool: ztest state: ONLINE config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 0 errors: No known data errors ``` ## 写入虚拟数据 Scrub 只会检查已经写入的数据部分的完整性。为了破坏已写入的数据，我们将首先创建一个内容为零的文件。 进入 ZFS 池内的目录。 ```sh $ cd /ztest ``` 使用 `dd` 命令从 `/dev/zero` 读取虚拟数据（即零数据）并填充整个池。 ```sh $ dd if=/dev/zero of=dummy bs=4m dd: dummy: No space left on device 928+0 records in 927+1 records out 3891134464 bytes transferred in 157.300331 secs (24736976 bytes/sec) $ ``` 可以看到，池已被填满。此处我们显式使用 `-b` 选项以便查看块数。 ```sh $ df -b /ztest Filesystem 512-blocks Used Avail Capacity Mounted on ztest 7601024 7601024 0 100% /ztest ``` ## 故意破坏数据以制造不一致 池已填满后，我们将故意制造 ZFS 校验和错误。由于通过 ZFS 进行的修改无法破坏数据，我们将从 ZFS 管理外部向磁盘写入垃圾数据。 首先导出池。 ```sh $ zpool export ztest ``` 接着在相关分区的适当位置写入一个块的垃圾数据。 ```sh $ dd if=/dev/random of=/dev/gpt/ttt count=1 oseek=4000000 1+0 records in 1+0 records out 512 bytes transferred in 0.382043 secs (1340 bytes/sec) $ ``` ## 检查是否损坏 导入池并尝试读取之前创建的文件 ```sh $ zpool import ztest $ cat /ztest/dummy > /dev/null cat: /ztest/dummy: Input/output error $ ``` 如上所示，发生了错误。池的状态如下，乍一看似乎没有错误。 ```sh $ zpool status ztest pool: ztest state: ONLINE config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 0 errors: No known data errors $ ``` 尝试执行 scrub。 ```sh $ zpool scrub ztest $ zpool status ztest pool: ztest state: ONLINE scan: scrub in progress since Mon Aug 29 18:17:33 2022 3.62G scanned at 412M/s, 550M issued at 61.1M/s, 3.62G total 0B repaired, 14.81% done, 00:00:51 to go config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 0 errors: No known data errors $ ``` 等待 scrub 完成后，使用 status 进行确认。 ```sh $ zpool status ztest pool: ztest state: ONLINE status: One or more devices has experienced an error resulting in data corruption. Applications may be affected. action: Restore the file in question if possible. Otherwise restore the entire pool from backup. see: https://openzfs.github.io/openzfs-docs/msg/ZFS-8000-8A scan: scrub repaired 0B in 00:01:05 with 1 errors on Mon Aug 29 18:18:32 2022 config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 2 errors: 1 data errors, use '-v' for a list $ ``` 可以看到，CKSUM 发生了错误。实际损坏的文件可以通过选项 `-v` 进行确认。 ```sh $ zpool status -v ztest pool: ztest state: ONLINE status: One or more devices has experienced an error resulting in data corruption. Applications may be affected. action: Restore the file in question if possible. Otherwise restore the entire pool from backup. see: https://openzfs.github.io/openzfs-docs/msg/ZFS-8000-8A scan: scrub repaired 0B in 00:01:05 with 1 errors on Mon Aug 29 18:18:32 2022 config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 2 errors: Permanent errors have been detected in the following files: /ztest/dummy $ ``` 重新读取 `/ztest/dummy` 时，错误依旧存在。 ```sh $ cat /ztest/dummy > /dev/null cat: /ztest/dummy: Input/output error $ ``` ## 修复损坏部分并确认 接下来，通过重新写 0 来恢复损坏的部分。 ```sh $ zpool export ztest $ dd if=/dev/zero of=/dev/gpt/ttt count=1 oseek=4000000 1+0 records in 1+0 records out 512 bytes transferred in 0.382715 secs (1338 bytes/sec) $ ``` 这应该已经将数据恢复到原状态，再次尝试读取。 ```sh $ zpool import ztest $ cat /ztest/dummy > /dev/null $ ``` 如上所示，读取成功且没有错误。虽然 `zpool status` 中的错误信息依然存在，但 CKSUM 的错误计数已经变为 0。 ```sh $ zpool status ztest pool: ztest state: ONLINE status: One or more devices has experienced an error resulting in data corruption. Applications may be affected. action: Restore the file in question if possible. Otherwise restore the entire pool from backup. see: https://openzfs.github.io/openzfs-docs/msg/ZFS-8000-8A scan: scrub repaired 0B in 00:01:05 with 1 errors on Mon Aug 29 18:18:32 2022 config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 0 errors: 1 data errors, use '-v' for a list $ ``` 重新执行 scrub ```sh $ zpool scrub ztest ``` scrub 完成后，检查池的状态。 ```sh $ zpool status ztest pool: ztest state: ONLINE scan: scrub repaired 0B in 00:01:05 with 0 errors on Mon Aug 29 18:34:27 2022 config: NAME STATE READ WRITE CKSUM ztest ONLINE 0 0 0 gpt/ttt ONLINE 0 0 0 errors: No known data errors $ ``` 如上所示，错误已消失。 --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://translated-articles.bsdcn.org/2024-nian-7-yue/zfs-po-huai.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.