Raspberry Pi Menjadi Lebih Tangguh File Panduan Pengguna Sistem

Perangkat Raspberry Pi Ltd sering digunakan sebagai perangkat penyimpanan dan pemantauan data, sering kali di tempat-tempat yang dapat terjadi pemadaman listrik secara tiba-tiba. Seperti halnya perangkat komputasi lainnya, pemadaman listrik dapat menyebabkan kerusakan penyimpanan. Buku putih ini menyediakan beberapa opsi tentang cara mencegah kerusakan data dalam situasi ini dan lainnya dengan memilih opsi yang tepat file sistem dan pengaturan untuk memastikan integritas data. Dokumen ini mengasumsikan bahwa Raspberry Pi menjalankan sistem operasi (OS) Raspberry Pi (Linux), dan sepenuhnya mutakhir dengan firmware dan kernel terbaru.

Apa itu kerusakan data dan mengapa itu terjadi?
Kerusakan data mengacu pada perubahan yang tidak diinginkan pada data komputer yang terjadi selama penulisan, pembacaan, penyimpanan, transmisi, atau pemrosesan. Dalam dokumen ini, kami hanya mengacu pada penyimpanan, bukan transmisi atau pemrosesan. Kerusakan dapat terjadi ketika proses penulisan terganggu sebelum selesai, dengan cara yang mencegah penulisan selesai, misalnyaample jika daya hilang. Pada titik ini ada baiknya memberikan pengantar singkat tentang bagaimana OS Linux (dan, sebagai tambahan, OS Raspberry Pi), menulis data ke penyimpanan. Linux biasanya menggunakan cache penulisan untuk menyimpan data yang akan ditulis ke penyimpanan. Cache ini (menyimpan sementara) data dalam memori akses acak (RAM) hingga batas tertentu yang telah ditetapkan tercapai, di mana semua penulisan yang tertunda ke media penyimpanan dilakukan dalam satu transaksi. Batas yang telah ditetapkan ini dapat terkait dengan waktu dan/atau ukuran. Misalnyaample, data dapat di-cache dan hanya ditulis ke penyimpanan setiap lima detik, atau hanya ditulis ketika sejumlah data telah terkumpul. Skema ini digunakan untuk meningkatkan kinerja: menulis sejumlah besar data sekaligus lebih cepat daripada menulis sejumlah besar data kecil.

Namun, jika daya hilang antara data yang disimpan dalam cache dan data yang ditulis, data tersebut akan hilang. Masalah lain yang mungkin timbul lebih lanjut dalam proses penulisan, selama penulisan fisik data ke media penyimpanan. Setelah perangkat keras (misalnyaample, antarmuka kartu Secure Digital (SD)) diperintahkan untuk menulis data, masih diperlukan waktu terbatas agar data tersebut dapat disimpan secara fisik. Sekali lagi, jika terjadi pemadaman listrik selama periode yang sangat singkat tersebut, ada kemungkinan data yang sedang ditulis menjadi rusak. Saat mematikan sistem komputer, termasuk Raspberry Pi, praktik terbaik adalah menggunakan opsi mematikan. Ini akan memastikan bahwa semua data yang di-cache telah ditulis, dan perangkat keras memiliki waktu untuk benar-benar menulis data ke media penyimpanan. Kartu SD yang digunakan oleh sebagian besar perangkat Raspberry Pi sangat bagus sebagai pengganti hard drive yang murah, tetapi rentan terhadap kegagalan seiring waktu, tergantung pada bagaimana kartu tersebut digunakan. Memori flash yang digunakan dalam kartu SD memiliki masa pakai siklus penulisan yang terbatas, dan saat kartu mendekati batas tersebut, kartu tersebut dapat menjadi tidak dapat diandalkan. Sebagian besar kartu SD menggunakan prosedur yang disebut wear levelling untuk memastikannya bertahan selama mungkin, tetapi pada akhirnya kartu tersebut dapat rusak. Ini dapat berlangsung dari bulan hingga tahun, tergantung pada seberapa banyak data yang telah ditulis ke, atau (yang lebih penting) dihapus dari, kartu tersebut. Masa pakai ini dapat sangat bervariasi di antara kartu. Kegagalan kartu SD biasanya ditunjukkan dengan kesalahan acak file kerusakan karena bagian dari kartu SD tidak dapat digunakan.

Ada beberapa cara lain agar data rusak, termasuk, tetapi tidak terbatas pada, media penyimpanan yang rusak, bug dalam perangkat lunak penyimpanan (driver), atau bug dalam aplikasi itu sendiri. Untuk keperluan whitepaper ini, setiap proses yang menyebabkan hilangnya data didefinisikan sebagai peristiwa kerusakan.

Apa yang dapat menyebabkan operasi penulisan?
Sebagian besar aplikasi melakukan beberapa jenis penulisan ke penyimpanan, misalnyaampinformasi konfigurasi, pembaruan basis data, dan sejenisnya. Beberapa di antaranya files bahkan mungkin bersifat sementara, yaitu hanya digunakan saat program sedang berjalan, dan tidak perlu dipertahankan selama siklus daya; namun, hal itu tetap mengakibatkan penulisan ke media penyimpanan. Bahkan jika aplikasi Anda tidak benar-benar menulis data apa pun, di latar belakang Linux akan terus-menerus melakukan penulisan ke penyimpanan, sebagian besar menulis informasi pencatatan.

Solusi perangkat keras

Meskipun tidak sepenuhnya termasuk dalam ruang lingkup whitepaper ini, perlu disebutkan bahwa mencegah matinya daya secara tiba-tiba merupakan mitigasi yang umum digunakan dan dipahami dengan baik terhadap kehilangan data. Perangkat seperti catu daya tak terputus (UPS) memastikan bahwa catu daya tetap solid dan, jika daya pada UPS hilang, saat menggunakan daya baterai, UPS dapat memberi tahu sistem komputer bahwa daya akan segera hilang sehingga penghentian dapat dilakukan dengan baik sebelum catu daya cadangan habis. Karena kartu SD memiliki masa pakai yang terbatas, mungkin ada baiknya untuk memiliki aturan penggantian yang memastikan kartu SD diganti sebelum masa pakainya berakhir.

Kokoh file sistem

Ada berbagai cara agar perangkat Raspberry Pi dapat diperkuat terhadap kejadian kerusakan. Cara-cara ini berbeda dalam kemampuannya mencegah kerusakan, dengan setiap tindakan mengurangi kemungkinan terjadinya kerusakan.

Mengurangi penulisan
Mengurangi jumlah penulisan yang dilakukan aplikasi dan OS Linux Anda dapat memberikan efek yang menguntungkan. Jika Anda melakukan banyak pencatatan, maka kemungkinan penulisan terjadi selama peristiwa kerusakan akan meningkat. Mengurangi pencatatan dalam aplikasi Anda tergantung pada pengguna akhir, tetapi pencatatan di Linux juga dapat dikurangi. Hal ini terutama relevan jika Anda menggunakan penyimpanan berbasis flash (misalnya eMMC, kartu SD) karena siklus penulisannya terbatas.
Mengubah waktu komitmen
Waktu komitmen untuk file sistem adalah jumlah waktu yang dibutuhkan untuk menyimpan data sebelum menyalin semuanya ke penyimpanan. Meningkatkan waktu ini akan meningkatkan kinerja dengan mengelompokkan banyak penulisan, tetapi dapat menyebabkan hilangnya data jika terjadi kerusakan sebelum data ditulis. Mengurangi waktu komit akan mengurangi kemungkinan kerusakan yang mengakibatkan hilangnya data, meskipun tidak sepenuhnya mencegahnya.
Untuk mengubah waktu komit untuk EXT4 utama file sistem pada Raspberry Pi OS, Anda perlu mengedit \etc\fstab file yang mendefinisikan bagaimana file sistem dipasang pada saat startup.

$sudo nano /etc/fstab

Tambahkan yang berikut ke entri EXT4 untuk root file sistem:

komit=

Jadi, fstab mungkin terlihat seperti ini, di mana waktu komit telah ditetapkan menjadi tiga detik. Waktu komit akan ditetapkan secara default menjadi lima detik jika tidak ditetapkan secara khusus.

Sementara file sistem

Jika aplikasi memerlukan waktu sementara file penyimpanan, yaitu data hanya digunakan saat aplikasi sedang berjalan dan tidak perlu disimpan saat shutdown, maka pilihan yang baik untuk mencegah penulisan fisik ke penyimpanan adalah dengan menggunakan penyimpanan sementara. file sistem, tmpfs. Karena ini file sistem berbasis RAM (sebenarnya, dalam memori virtual), data apa pun yang ditulis ke tmpfs tidak pernah ditulis ke penyimpanan fisik, dan karenanya tidak memengaruhi masa pakai flash, dan tidak dapat rusak karena peristiwa korupsi.
Membuat satu atau lebih lokasi tmpfs memerlukan pengeditan /etc/fstab file, yang mengendalikan semua file sistem di bawah OS Raspberry Pi. Contoh berikutample mengganti lokasi penyimpanan /tmp dan /var/log dengan sementara file lokasi sistem. Contoh keduaample, yang menggantikan folder logging standar, membatasi ukuran keseluruhan file sistem menjadi 16MB.

tmpfs /tmp tmpfs default,noatime 0 0
tmpfs /var/log tmpfs default,noatime,ukuran=16m 0 0

Ada juga skrip pihak ketiga yang membantu mengatur pencatatan ke RAM, yang dapat ditemukan di GitHub. Skrip ini memiliki fitur tambahan untuk membuang log berbasis RAM ke disk pada interval yang telah ditentukan sebelumnya.

Root hanya baca file sistem

Akar file sistem (rootfs) adalah file sistem pada partisi disk tempat direktori root berada, dan itu adalah file sistem yang mana semua yang lain file sistem dipasang saat sistem di-boot. Pada Raspberry Pi, itu adalah /, dan secara default terletak pada kartu SD sebagai partisi EXT4 baca/tulis penuh. Ada juga folder boot, yang dipasang sebagai /boot dan merupakan partisi FAT baca/tulis. Membuat rootfs HANYA baca mencegah segala jenis akses tulis ke dalamnya, membuatnya jauh lebih kuat terhadap peristiwa kerusakan. Namun, kecuali tindakan lain diambil, ini berarti tidak ada yang dapat menulis ke file sistem sama sekali, jadi penyimpanan data apa pun dari aplikasi Anda ke rootfs dinonaktifkan. Jika Anda perlu menyimpan data dari aplikasi Anda tetapi menginginkan rootfs yang hanya dapat dibaca, teknik yang umum adalah menambahkan stik memori USB atau yang serupa yang hanya untuk menyimpan data pengguna.

CATATAN
Jika Anda menggunakan swap file saat menggunakan hanya-baca file sistem, Anda perlu memindahkan swap file ke partisi baca/tulis.

Hamparan file sistem

Sebuah hamparan file sistem (overlayfs) menggabungkan dua file sistem, atas file sistem dan lebih rendah file sistem. Ketika sebuah nama ada di kedua file sistem, objek di atas file sistem terlihat saat objek di bagian bawah file sistem disembunyikan atau, dalam kasus direktori, digabungkan dengan objek atas. Raspberry Pi menyediakan opsi dalam raspi-config untuk mengaktifkan overlayfs. Ini membuat rootfs (bawah) hanya dapat dibaca, dan membuat overlayfs atas berbasis RAM. file sistem. Ini memberikan hasil yang sangat mirip dengan sistem baca-saja. file sistem, dengan semua perubahan pengguna hilang saat di-boot ulang. Anda dapat mengaktifkan overlayfs menggunakan baris perintah raspi-config atau menggunakan aplikasi Konfigurasi Raspberry Pi desktop pada menu Preferensi.

Ada juga implementasi overlayfs lain yang dapat menyinkronkan perubahan yang diperlukan dari atas ke bawah file sistem pada jadwal yang telah ditentukan. Misalnyaample, Anda dapat menyalin konten folder beranda pengguna dari atas ke bawah setiap dua belas jam. Ini membatasi proses penulisan ke rentang waktu yang sangat singkat, yang berarti kerusakan jauh lebih kecil kemungkinannya, tetapi berarti bahwa jika daya hilang sebelum sinkronisasi, data apa pun yang dihasilkan sejak yang terakhir akan hilang. pSLC pada modul Komputasi Memori eMMC yang digunakan pada perangkat Modul Komputasi Raspberry Pi adalah MLC (Multi-Level Cell), di mana setiap sel memori mewakili 2 bit. pSLC, atau pseudo-Single Level Cell, adalah jenis teknologi memori flash NAND yang dapat diaktifkan di perangkat penyimpanan MLC yang kompatibel, di mana setiap sel hanya mewakili 1 bit. Ini dirancang untuk memberikan keseimbangan antara kinerja dan ketahanan flash SLC dan efektivitas biaya dan kapasitas yang lebih tinggi dari flash MLC. pSLC memiliki ketahanan penulisan yang lebih tinggi daripada MLC karena menulis data ke sel lebih jarang mengurangi keausan. Sementara MLC mungkin menawarkan sekitar 3,000 hingga 10,000 siklus penulisan, pSLC dapat mencapai angka yang jauh lebih tinggi, mendekati tingkat ketahanan SLC. Peningkatan daya tahan ini menghasilkan umur pakai yang lebih panjang untuk perangkat yang menggunakan teknologi pSLC dibandingkan dengan perangkat yang menggunakan MLC standar.

MLC lebih hemat biaya daripada memori SLC, tetapi meskipun pSLC menawarkan kinerja dan ketahanan yang lebih baik daripada MLC murni, hal itu dilakukan dengan mengorbankan kapasitas. Perangkat MLC yang dikonfigurasi untuk pSLC akan memiliki setengah kapasitas (atau kurang) yang dimilikinya sebagai perangkat MLC standar karena setiap sel hanya menyimpan satu bit, bukan dua atau lebih.

Detail implementasi

pSLC diimplementasikan pada eMMC sebagai Enhanced User Area (juga dikenal sebagai Enhanced storage). Implementasi sebenarnya dari Enhanced User Area tidak didefinisikan dalam standar MMC tetapi biasanya disebut pSLC.

Enhanced User Area adalah sebuah konsep, sedangkan pSLC adalah sebuah implementasi.
pSLC merupakan salah satu cara penerapan Enhanced User Area.
Pada saat penulisan ini, eMMC yang digunakan pada Raspberry Pi Compute Modules mengimplementasikan Enhanced User Area menggunakan pSLC.

Tidak perlu mengonfigurasi seluruh area pengguna eMMC sebagai Area Pengguna yang Disempurnakan.
Pemrograman wilayah memori agar menjadi Enhanced User Area merupakan operasi satu kali. Itu berarti operasi tersebut tidak dapat dibatalkan.

Menyalakannya
Linux menyediakan serangkaian perintah untuk memanipulasi partisi eMMC dalam paket mmc-utils. Instal OS Linux standar ke perangkat CM, dan instal alat-alat sebagai berikut:

sudo apt-install mmc-utils

Untuk mendapatkan informasi tentang eMMC (perintah ini diarahkan ke less karena ada banyak sekali informasi yang akan ditampilkan):

sudo mmc extcsd baca /dev/mmcblk0 | kurang

PERINGATAN
Operasi berikut ini bersifat satu kali – Anda dapat menjalankannya sekali dan tidak dapat dibatalkan. Anda juga harus menjalankannya sebelum Compute Module digunakan, karena operasi ini akan menghapus semua data. Kapasitas eMMC akan dikurangi menjadi setengah dari nilai sebelumnya.

Perintah yang digunakan untuk mengaktifkan pSLC adalah mmc enh_area_set, yang memerlukan beberapa parameter yang memberitahukan berapa banyak area memori yang harus diaktifkan pSLC. Contoh berikutample menggunakan seluruh area. Silakan lihat bantuan perintah mmc (man mmc) untuk detail tentang cara menggunakan sebagian eMMC.

Setelah perangkat di-boot ulang, Anda PERLU menginstal ulang sistem operasi, karena mengaktifkan pSLC akan menghapus konten eMMC.

Perangkat lunak Raspberry Pi CM Provisioner memiliki opsi untuk mengatur pSLC selama proses penyediaan. Ini dapat ditemukan di GitHub di https://github.com/raspberrypi/cmprovision.

Di luar perangkat file sistem / booting jaringan
Raspberry Pi dapat di-boot melalui koneksi jaringan, misalnyaampmenggunakan Jaringan File Sistem (NFS). Ini berarti bahwa setelah perangkat menyelesaikan tahap pertamanya,tage boot, bukannya memuat kernel dan root-nya file sistem dari kartu SD, itu dimuat dari server jaringan. Setelah berjalan, semua file operasi dilakukan pada server dan bukan pada kartu SD lokal, yang tidak mengambil peran lebih jauh dalam proses tersebut.
Solusi cloud
Saat ini, banyak tugas kantor dilakukan di browser, dengan semua data disimpan secara daring di cloud. Menyimpan data di luar kartu SD jelas dapat meningkatkan keandalan, dengan mengorbankan kebutuhan koneksi internet yang selalu aktif, serta kemungkinan biaya dari penyedia cloud. Pengguna dapat menggunakan instalasi OS Raspberry Pi yang lengkap, dengan browser yang dioptimalkan untuk Raspberry Pi, untuk mengakses layanan cloud apa pun dari pemasok seperti Google, Microsoft, Amazon, dll. Alternatifnya adalah salah satu penyedia thin-client, yang mengganti OS Raspberry Pi dengan OS/aplikasi yang berjalan dari sumber daya yang disimpan di server pusat, bukan di kartu SD. Thin client bekerja dengan menghubungkan dari jarak jauh ke lingkungan komputasi berbasis server tempat sebagian besar aplikasi, data sensitif, dan memori disimpan.

Kesimpulan

Bila prosedur mematikan komputer yang benar diikuti, penyimpanan kartu SD Raspberry Pi sangat andal. Ini berfungsi dengan baik di lingkungan rumah atau kantor tempat mematikan komputer dapat dikontrol, tetapi saat menggunakan perangkat Raspberry Pi dalam kasus penggunaan industri, atau di area dengan pasokan daya yang tidak andal, tindakan pencegahan ekstra dapat meningkatkan keandalan.

Singkatnya, pilihan untuk meningkatkan keandalan dapat dicantumkan sebagai berikut:

Gunakan kartu SD yang terkenal dan dapat diandalkan.
Kurangi penulisan menggunakan waktu komit yang lebih lama, menggunakan sementara file sistem, menggunakan overlay, atau yang serupa.
Gunakan penyimpanan di luar perangkat seperti boot jaringan atau penyimpanan cloud.
Terapkan aturan untuk mengganti kartu SD sebelum masa pakainya berakhir.
Gunakan UPS.

Raspberry Pi adalah merek dagang dari Raspberry Pi Ltd
Raspberry Pi Ltd

Tanda penerbit
© 2020-2023 Raspberry Pi Ltd (sebelumnya Raspberry Pi (Trading) Ltd.)
Dokumentasi ini dilisensikan di bawah Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND).

tanggal pembuatan: 2024-06-25
versi pembuatan: githash: 3e4dad9-bersih

Pemberitahuan penafian hukum
DATA TEKNIS DAN KEANDALAN UNTUK PRODUK RASPBERRY PI (TERMASUK LEMBAR DATA) SEBAGAIMANA DIUBAH DARI WAKTU KE WAKTU (“SUMBERDAYA”) YANG DISEDIAKAN OLEH RASPBERRY PI LTD (“RPL”) “SEBAGAIMANA ADANYA” DAN SETIAP GARANSI TERSURAT MAUPUN TERSIRAT, TERMASUK, NAMUN TIDAK TERBATAS UNTUK, JAMINAN TERSIRAT TENTANG DAGANG DAN KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU DITOLAK. SEJAUH YANG DIIZINKAN OLEH HUKUM YANG BERLAKU DALAM KEADAAN APA PUN, RPL TIDAK BERTANGGUNG JAWAB ATAS KERUSAKAN LANGSUNG, TIDAK LANGSUNG, INSIDENTAL, KHUSUS, CONTOH, ATAU KONSEKUENSIAL (TERMASUK, NAMUN TIDAK TERBATAS PADA, PENGADAAN BARANG ATAU LAYANAN PENGGANTI; KEHILANGAN PENGGUNAAN, DATA , ATAU KEUNTUNGAN; ATAU GANGGUAN BISNIS) NAMUN PENYEBABNYA DAN BERDASARKAN TEORI TANGGUNG JAWAB APA PUN, BAIK DALAM KONTRAK, TANGGUNG JAWAB SANGAT, ATAU KERUGIAN (TERMASUK KELALAIAN ATAU LAINNYA) YANG TIMBUL DALAM CARA APAPUN DARI PENGGUNAAN SUMBER DAYA, BAHKAN JIKA DIBERITAHU TENTANG KEMUNGKINANNYA KERUSAKAN TERSEBUT.

RPL berhak untuk membuat penyempurnaan, perbaikan, koreksi atau modifikasi lain pada SUMBER DAYA atau produk apa pun yang dijelaskan di dalamnya kapan saja dan tanpa pemberitahuan lebih lanjut. SUMBER DAYA ditujukan untuk pengguna terampil dengan tingkat pengetahuan desain yang sesuai. Pengguna bertanggung jawab penuh atas pemilihan dan penggunaan SUMBER DAYA dan setiap aplikasi produk yang dijelaskan di dalamnya. Pengguna setuju untuk mengganti rugi dan membebaskan RPL dari semua tanggung jawab, biaya, kerusakan atau kerugian lain yang timbul dari penggunaan SUMBER DAYA. RPL memberi pengguna izin untuk menggunakan SUMBER DAYA hanya bersama dengan produk Raspberry Pi. Semua penggunaan SUMBER DAYA lainnya dilarang. Tidak ada lisensi yang diberikan kepada RPL lain atau hak kekayaan intelektual pihak ketiga lainnya.

AKTIVITAS BERISIKO TINGGI. Produk Raspberry Pi tidak dirancang, diproduksi, atau ditujukan untuk digunakan di lingkungan berbahaya yang memerlukan kinerja yang aman, seperti dalam pengoperasian fasilitas nuklir, sistem navigasi atau komunikasi pesawat, kontrol lalu lintas udara, sistem persenjataan, atau aplikasi yang sangat penting bagi keselamatan (termasuk sistem pendukung kehidupan dan perangkat medis lainnya), yang jika terjadi kegagalan produk, dapat mengakibatkan kematian, cedera pribadi, atau kerusakan fisik atau lingkungan yang parah ("Aktivitas Berisiko Tinggi"). RPL secara khusus menolak segala jaminan tersurat maupun tersirat atas kesesuaian untuk Aktivitas Berisiko Tinggi dan tidak bertanggung jawab atas penggunaan atau penyertaan produk Raspberry Pi dalam Aktivitas Berisiko Tinggi. Produk Raspberry Pi disediakan sesuai dengan Ketentuan Standar RPL. Penyediaan SUMBER DAYA oleh RPL tidak memperluas atau mengubah Ketentuan Standar RPL, termasuk namun tidak terbatas pada penyangkalan dan jaminan yang dinyatakan di dalamnya.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Produk Raspberry Pi apa saja yang didukung oleh dokumen ini?
A: Dokumen ini berlaku untuk berbagai produk Raspberry Pi termasuk Pi 0 W, Pi 1 A/B, Pi 2 A/B, Pi 3, Pi 4, Pi 400, CM1, CM3, CM4, CM5, dan Pico.
T: Bagaimana saya bisa mengurangi kemungkinan kerusakan data pada perangkat Raspberry Pi saya?
A: Anda dapat mengurangi kerusakan data dengan meminimalkan operasi penulisan, terutama aktivitas pencatatan, dan menyesuaikan waktu komit untuk file sistem seperti yang dijelaskan dalam dokumen ini.

Dokumen / Sumber Daya

Raspberry Pi Menjadi Lebih Tangguh File Sistem [Bahasa Indonesia:] Panduan Pengguna
Pi 0, Pi 1, Membuat Lebih Tangguh File Sistem, Lebih Tangguh File Sistem, Tangguh File Sistem, File Sistem

Referensi

Panduan Pengguna

Raspberry Pi Menjadi Lebih Tangguh File Sistem

Lingkup dokumen