„Raspberry Pi“ tampa atsparesnis File Sistemos vartotojo vadovas

„Raspberry Pi Ltd“ įrenginiai dažnai naudojami kaip duomenų saugojimo ir stebėjimo įrenginiai, dažnai tose vietose, kur gali įvykti staigūs elektros energijos tiekimo sutrikimai. Kaip ir bet kurio skaičiavimo įrenginio atveju, elektros energijos tiekimo sutrikimai gali sugadinti atmintį. Šioje informacinėje knygoje pateikiami keli variantai, kaip išvengti duomenų sugadinimo šiomis ir kitomis aplinkybėmis, pasirenkant tinkamus file sistemos ir konfigūracijos, užtikrinančios duomenų vientisumą. Šioje informacinėje knygoje daroma prielaida, kad „Raspberry Pi“ veikia su „Raspberry Pi“ (Linux) operacine sistema (OS) ir yra visiškai atnaujintas su naujausia programine įranga ir branduoliais.

Kas yra duomenų sugadinimas ir kodėl jis atsiranda?
Duomenų iškraipymas reiškia netyčinius kompiuterio duomenų pokyčius, kurie įvyksta rašymo, skaitymo, saugojimo, perdavimo ar apdorojimo metu. Šiame dokumente kalbame tik apie saugojimą, o ne apie perdavimą ar apdorojimą. Iškraipymas gali įvykti, kai rašymo procesas nutraukiamas jam nepasibaigus taip, kad negalima užbaigti rašymo, pvz.ampjei dingsta maitinimas. Šioje vietoje verta trumpai apžvelgti, kaip „Linux“ OS (ir, atitinkamai, „Raspberry Pi“ OS) įrašo duomenis į atmintinę. „Linux“ paprastai naudoja įrašymo talpyklas duomenims, kurie bus įrašomi į atmintinę, saugoti. Jos laikinai saugo duomenis atsitiktinės prieigos atmintyje (RAM), kol pasiekiama tam tikra iš anksto nustatyta riba, o tada visi likę įrašai į atminties laikmeną atliekami vienu sandoriu. Šie iš anksto nustatyti apribojimai gali būti susiję su laiku ir (arba) dydžiu. Pavyzdžiui,ampDuomenys gali būti kaupiami talpykloje ir įrašomi į saugyklą tik kas penkias sekundes arba įrašomi tik tada, kai sukaupiamas tam tikras duomenų kiekis. Šios schemos naudojamos našumui pagerinti: didelio duomenų kiekio įrašymas vienu ypu yra greitesnis nei daugybės mažų duomenų dalių įrašymas.

Tačiau, jei maitinimas dingsta tarp duomenų saugojimo talpykloje ir jų išrašymo, tie duomenys prarandami. Kitos galimos problemos kyla vėlesniame rašymo procese, fiziškai įrašant duomenis į laikmeną. Kai aparatinė įranga (pvz.ampNors „Secure Digital“ (SD) kortelės sąsajai nurodoma įrašyti duomenis, vis tiek reikia riboto laiko, kol šie duomenys bus fiziškai išsaugoti. Vėlgi, jei per tą itin trumpą laikotarpį nutrūksta maitinimas, įrašomi duomenys gali būti sugadinti. Išjungiant kompiuterinę sistemą, įskaitant „Raspberry Pi“, geriausia naudoti išjungimo parinktį. Tai užtikrins, kad visi talpykloje saugomi duomenys bus išrašyti ir kad aparatinė įranga spės įrašyti duomenis į laikmeną. SD kortelės, kurias naudoja dauguma „Raspberry Pi“ įrenginių, puikiai tinka kaip pigūs standžiųjų diskų pakaitalai, tačiau laikui bėgant jos gali sugesti, priklausomai nuo to, kaip jos naudojamos. SD kortelėse naudojama „flash“ atmintis turi ribotą įrašymo ciklo trukmę, ir kortelėms artėjant prie šios ribos, jos gali tapti nepatikimos. Daugumoje SD kortelių naudojama procedūra, vadinama nusidėvėjimo išlyginimu, siekiant užtikrinti, kad jos tarnautų kuo ilgiau, tačiau galiausiai jos gali sugesti. Tai gali trukti nuo mėnesių iki metų, priklausomai nuo to, kiek duomenų buvo įrašyta į kortelę arba (dar svarbiau) iš jos ištrinta. Šis tarnavimo laikas gali labai skirtis tarp kortelių. SD kortelės gedimą paprastai rodo atsitiktiniai... file gedimai, nes SD kortelės dalys tampa nebenaudojamos.

Yra ir kitų būdų, kaip duomenys gali būti sugadinti, įskaitant, bet neapsiribojant, sugedusią laikmeną, klaidas duomenų įrašymo programinėje įrangoje (tvarkyklėse) arba klaidas pačiose programose. Šioje informacinėje knygoje bet koks procesas, kurio metu gali būti prarasti duomenys, apibrėžiamas kaip sugadinimo įvykis.

Kas gali sukelti įrašymo operaciją?
Dauguma programų tam tikru būdu rašo į saugyklą, pvz.ampfailų konfigūracijos informaciją, duomenų bazės atnaujinimus ir panašiai. Kai kurie iš jų file„s“ gali būti netgi laikini, t. y. naudojami tik programai veikiant, ir jų nereikia palaikyti po maitinimo ciklo; tačiau jie vis tiek sukelia rašymą į laikmeną. Net jei jūsų programa iš tikrųjų nerašo jokių duomenų, fone „Linux“ nuolat atliks rašymą į laikmeną, daugiausia rašydama žurnalo informaciją.

Aparatinės įrangos sprendimai

Nors tai nėra visiškai šio informacinio dokumento tema, verta paminėti, kad netikėtų elektros energijos tiekimo sutrikimų prevencija yra dažnai naudojama ir gerai suprantama priemonė nuo duomenų praradimo. Tokie įrenginiai kaip nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS) užtikrina stabilų maitinimo šaltinį, o nutrūkus UPS maitinimui, kai sistema veikia akumuliatoriaus energija, ji gali pranešti kompiuterinei sistemai apie neišvengiamą elektros energijos tiekimo sutrikimą, kad sistema galėtų sklandžiai išsijungti, kol nepasibaigė atsarginis maitinimo šaltinis. Kadangi SD kortelių tarnavimo laikas ribotas, gali būti naudinga turėti keitimo režimą, kuris užtikrintų, kad SD kortelės būtų pakeistos prieš pasibaigiant jų tarnavimo laikui.

Tvirtas file sistemos

Yra įvairių būdų, kaip apsaugoti „Raspberry Pi“ įrenginį nuo gedimų. Jie skiriasi savo gebėjimu užkirsti kelią gedimams, o kiekvienas veiksmas sumažina jų atsiradimo tikimybę.

Rašymo mažinimas
Tiesiog sumažinus programų ir „Linux“ OS atliekamų rašymo operacijų skaičių, galima gauti teigiamą poveikį. Jei daug registruojate duomenis, padidėja tikimybė, kad įrašai įvyks gedimo atveju. Registravimo mažinimas programoje priklauso nuo galutinio vartotojo, tačiau registravimą „Linux“ sistemoje taip pat galima sumažinti. Tai ypač aktualu, jei naudojate „flash“ tipo atmintinę (pvz., eMMC, SD korteles) dėl riboto jų rašymo ciklo.

Keičiami įvykdymo laikai
Įsipareigojimo laikas file Sistemos laikas – tai laikas, kurį duomenys kaupiami talpykloje prieš juos nukopijuojant į saugyklą. Padidinus šį laiką, pagerėja našumas, nes daug įrašų sujungiama į paketus, tačiau duomenys gali būti prarasti, jei prieš įrašant duomenis įvyksta iškraipymo įvykis. Įvykdymo laiko sutrumpinimas sumažins iškraipymo įvykio, dėl kurio duomenys bus prarasti, tikimybę, nors tai visiškai to neužkerta kelio.
Norėdami pakeisti pagrindinio EXT4 įvykdymo laiką file sistemoje „Raspberry Pi OS“, reikia redaguoti \etc\fstab file kuris apibrėžia, kaip file Sistemos montuojamos paleidimo metu.
$sudo nano /etc/fstab

Į šaknies EXT4 įrašą pridėkite šiuos duomenis file sistema:

įsipareigoti=

Taigi, fstab gali atrodyti maždaug taip, kur įrašymo laikas nustatytas į tris sekundes. Jei nenustatytas konkretus įrašymo laikas, numatytasis bus penkios sekundės.

Laikinas file sistemos

Jei paraiškai reikalingas laikinas file saugykla, t. y. duomenys naudojami tik programai veikiant ir jų nereikia išsaugoti išjungus, geras būdas užkirsti kelią fiziniams įrašams į saugyklą yra naudoti laikiną file sistema, tmpfs. Kadangi šie file Kadangi sistemos yra RAM pagrindu (iš tikrųjų virtualioje atmintyje), bet kokie į tmpfs įrašyti duomenys niekada nėra įrašomi į fizinę atmintinę, todėl neturi įtakos „flash“ atminties gyvavimo trukmei ir negali būti sugadinti dėl gedimo.
Norint sukurti vieną ar daugiau tmpfs vietų, reikia redaguoti /etc/fstab failą. file, kuris kontroliuoja visus file sistemos su „Raspberry Pi“ OS. Šie pavyzdžiaiampfailas pakeičia saugyklos pagrindu esančias vietas /tmp ir /var/log laikinomis vietomis file sistemos vietos. Antrasis pavyzdysamp``, kuris pakeičia standartinį registravimo aplanką, apriboja bendrą dydį`` file sistemą iki 16 MB.

tmpfs /tmp tmpfs numatytosios reikšmės,notime 0 0
tmpfs /var/log tmpfs numatytosios reikšmės, laikas be laiko, dydis = 16m 0 0

Taip pat yra trečiosios šalies scenarijus, kuris padeda nustatyti žurnalų registravimą RAM atmintyje, kurį galima rasti „GitHub“. Jis turi papildomą funkciją – iškelia RAM atmintyje esančius žurnalus į diską iš anksto nustatytu intervalu.

Tik skaitymo root file sistemos

Šaknis file sistema (rootfs) yra file sistema disko skaidinyje, kuriame yra šakninis katalogas, ir tai yra file sistema, kurioje visi kiti file sistemos prijungiamos paleidžiant sistemą. „Raspberry Pi“ įrenginyje tai yra /, o pagal numatytuosius nustatymus jis yra SD kortelėje kaip visiškai skaitymo / rašymo EXT4 skaidinys. Taip pat yra įkrovos aplankas, kuris prijungiamas kaip /boot ir yra skaitymo / rašymo FAT skaidinys. Nustačius „rootfs“ tik skaitymui, neleidžiama jokia rašymo prieiga prie jo, todėl jis tampa daug atsparesnis gedimams. Tačiau, jei nebus imtasi kitų veiksmų, tai reiškia, kad niekas negali rašyti į file sistema visiškai neveikia, todėl bet kokio tipo duomenų išsaugojimas iš programos į „rootfs“ yra išjungtas. Jei jums reikia saugoti duomenis iš programos, bet norite tik skaitymui skirto „rootfs“, įprastas būdas yra pridėti USB atmintinę ar panašią įrangą, skirtą tik vartotojo duomenims saugoti.

PASTABA
Jei naudojate keitiklį file kai naudojamas tik skaitymui skirtas file sistemoje, turėsite perkelti mainų sritį file į skaitymo/rašymo skaidinį.

Perdanga file sistema

Perdanga file sistema (overlayfs) sujungia du file sistemos, viršutinė file sistema ir žemesnė file sistemoje. Kai vardas egzistuoja abiejose file sistemos, objektas viršutinėje dalyje file sistema yra matoma, kol objektas apatinėje dalyje file Sistema yra arba paslėpta, arba, katalogų atveju, sujungta su viršutiniu objektu. „Raspberry Pi“ raspi-config faile yra parinktis, leidžianti įjungti „overlayfs“. Tai padaro „rootfs“ (apatinį) tik skaitymui ir sukuria RAM pagrindu sukurtą viršutinį file sistema. Tai duoda labai panašų rezultatą kaip ir tik skaitymui file sistema, o perkrovus prarandami visi naudotojo atlikti pakeitimai. „Overlayfs“ galite įjungti naudodami komandinės eilutės komandą „raspi-config“ arba darbalaukio „Raspberry Pi“ konfigūravimo programą, esančią meniu „Nuostatos“.

Taip pat yra ir kitų „overlayfs“ įdiegimų, kurie gali sinchronizuoti reikiamus pakeitimus iš viršutinės į apatinę. file sistema pagal iš anksto nustatytą grafiką. PavyzdžiuiampPavyzdžiui, galite kopijuoti vartotojo namų aplanko turinį iš aukštesnio į žemesnį kas dvylika valandų. Tai apriboja rašymo procesą iki labai trumpo laiko, o tai reiškia, kad sugadinimo tikimybė yra daug mažesnė, tačiau tai reiškia, kad jei maitinimas nutrūksta prieš sinchronizavimą, visi nuo paskutinio sinchronizavimo sugeneruoti duomenys prarandami. pSLC skaičiavimo moduliuose „Raspberry Pi Compute Module“ įrenginiuose naudojama eMMC atmintis yra MLC (daugiapakopė ląstelė), kur kiekviena atminties ląstelė reiškia 2 bitus. pSLC arba pseudo-vieno lygio ląstelė yra NAND „flash“ atminties technologijos tipas, kurį galima įjungti suderinamuose MLC saugojimo įrenginiuose, kur kiekviena ląstelė reiškia tik 1 bitą. Ji sukurta siekiant užtikrinti pusiausvyrą tarp SLC „flash“ atminties našumo ir ištvermės bei MLC „flash“ atminties ekonomiškumo ir didesnės talpos. pSLC turi didesnę rašymo ištvermę nei MLC, nes rečiau rašant duomenis į ląsteles sumažėja susidėvėjimas. Nors MLC gali pasiūlyti apie 3,000 10,000–XNUMX XNUMX rašymo ciklų, pSLC gali pasiekti žymiai didesnius skaičius, artėdamas prie SLC ištvermės lygių. Dėl padidėjusios patvarumo įrenginiai, naudojantys pSLC technologiją, tarnauja ilgiau, palyginti su tais, kurie naudoja standartinę MLC.

MLC yra ekonomiškesnė nei SLC atmintis, tačiau nors pSLC pasižymi geresniu našumu ir patvarumu nei grynas MLC, tai daroma talpos sąskaita. MLC įrenginys, sukonfigūruotas pSLC, turės pusę talpos (arba mažiau), palyginti su standartiniu MLC įrenginiu, nes kiekviena ląstelė saugo tik vieną bitą, o ne du ar daugiau.

Įgyvendinimo detalės

pSLC yra įdiegta eMMC kaip išplėstinė vartotojo sritis (dar vadinama išplėstine saugykla). Tikrasis išplėstinės vartotojo srities įgyvendinimas nėra apibrėžtas MMC standarte, bet paprastai yra pSLC.

Patobulinta vartotojo sritis yra koncepcija, o pSLC – įgyvendinimas.

pSLC yra vienas iš būdų įdiegti išplėstinę vartotojo sritį.
Rašymo metu „Raspberry Pi“ skaičiavimo moduliuose naudojamas eMMC įdiegia patobulintą vartotojo sritį naudodamas pSLC.

Nereikia visos „eMMC“ vartotojo srities konfigūruoti kaip išplėstinės vartotojo srities.
Atminties srities programavimas kaip išplėstinės vartotojo srities yra vienkartinis veiksmas. Tai reiškia, kad jo negalima atšaukti.

Jį įjungus
„Linux“ sistemoje „mmc-utils“ pakete yra komandų rinkinys, skirtas „eMMC“ skaidiniams valdyti. Įdiekite standartinę „Linux“ OS CM įrenginyje ir įdiekite įrankius taip:

sudo apt install mmc-utils

Norėdami gauti informacijos apie eMMC (ši komanda įvedama į „Less“, nes reikia rodyti gana daug informacijos):

sudo mmc extcsd skaityti /dev/mmcblk0 | mažiau

ĮSPĖJIMAS
Šios operacijos yra vienkartinės – jas galite atlikti vieną kartą ir jų negalima atšaukti. Taip pat turėtumėte jas atlikti prieš naudojant skaičiavimo modulį, nes jos ištrins visus duomenis. eMMC talpa sumažės perpus, palyginti su ankstesne verte.

Komanda, naudojama įjungti pSLC, yra mmc enh_area_set, kuriai reikia kelių parametrų, nurodančių, kokioje atminties srityje turi būti įjungtas pSLC. Toliau pateiktas pavyzdys.ampFailas naudoja visą sritį. Išsamesnės informacijos apie tai, kaip naudoti eMMC poaibį, rasite mmc komandos žinyne („man mmc“).

Įrenginiui perkrovus, REIKĖS iš naujo įdiegti operacinę sistemą, nes įjungus pSLC bus ištrintas eMMC turinys.

„Raspberry Pi CM Provisioner“ programinė įranga turi parinktį nustatyti pSLC parengimo proceso metu. Tai galima rasti „GitHub“ adresu https://github.com/raspberrypi/cmprovision.

Išjungtas įrenginys file sistemos / tinklo paleidimas
„Raspberry Pi“ gali paleisti kompiuterį per tinklo ryšį, pvz.ampnaudojant tinklą File Sistema (NFS). Tai reiškia, kad įrenginiui atlikus pirmuosius veiksmustage boot, užuot įkėlus branduolį ir root'ą file sistema iš SD kortelės, ji įkeliama iš tinklo serverio. Paleidus, viskas file operacijos atliekamos serveryje, o ne vietinėje SD kortelėje, kuri daugiau nedalyvauja procese.
Debesų sprendimai
Šiais laikais daugelis biuro užduočių atliekama naršyklėje, o visi duomenys saugomi debesyje. Duomenų saugojimas ne SD kortelėje, žinoma, gali pagerinti patikimumą, tačiau tai nereiškia nuolatinio interneto ryšio poreikio ir galimų debesijos paslaugų teikėjų mokesčių. Vartotojas gali naudoti visavertę „Raspberry Pi“ OS su „Raspberry Pi“ optimizuota naršykle, kad pasiektų bet kurias debesijos paslaugas iš tokių tiekėjų kaip „Google“, „Microsoft“, „Amazon“ ir kt. Alternatyva yra vienas iš plonųjų klientų teikėjų, kurie „Raspberry Pi“ OS pakeičia OS / programa, kuri veikia iš centriniame serveryje, o ne SD kortelėje saugomų išteklių. Plonieji klientai veikia nuotoliniu būdu prisijungdami prie serverio pagrindu veikiančios skaičiavimo aplinkos, kurioje saugoma dauguma programų, jautrių duomenų ir atminties.

Išvados

Laikantis teisingų išjungimo procedūrų, „Raspberry Pi“ SD kortelės saugykla yra itin patikima. Tai puikiai veikia namų ar biuro aplinkoje, kur išjungimą galima valdyti, tačiau naudojant „Raspberry Pi“ įrenginius pramoniniais atvejais arba vietose, kur nepatikimas maitinimo šaltinis, papildomos atsargumo priemonės gali padidinti patikimumą.

Trumpai tariant, patikimumo gerinimo galimybes galima išvardyti taip:

Naudokite gerai žinomą, patikimą SD kortelę.
Sumažinkite rašymo laiką naudodami ilgesnį įrašymo laiką, laikinus file sistemos, naudojant perdangas ar panašiai.

Naudokite ne įrenginyje esančią saugyklą, pvz., tinklo įkrovą arba debesies saugyklą.
Įdiegti tvarką, pagal kurią SD kortelės būtų pakeistos prieš joms pasibaigiant.
Naudokite UPS.

Raspberry Pi yra Raspberry Pi Ltd prekės ženklas
Raspberry Pi Ltd

Kolofonas
© 2020–2023 Raspberry Pi Ltd (anksčiau Raspberry Pi (Trading) Ltd.)
Ši dokumentacija licencijuota pagal „Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International“ (CC BY-ND) licenciją.

Pagaminimo data: 2024-06-25

sudėjimo versija: githash: 3e4dad9-clean

Teisinis atsakomybės atsisakymo pranešimas
RASPBERRY PI PRODUKTŲ TECHNINIUS IR PATIKIMUMO DUOMENYS (ĮSKAITANT DUOMENŲ LAPUS), KAIP KARTAS KARTAS PAKEITIMAI („IŠTEKLIAI“), TEIKIA „RASPBERRY PI LTD“ („RPL“) „TOKIAI, KOKIA YRA“ IR JOKIŲ AIŠKIŲ, NEREIKIAMŲ AR NUMANOMŲ NUOMONĖS GARANTIJŲ DĖL TINKAMUMO PARDUOTI IR TINKAMUMO TAM TAM TAM TIKRAI ATSAKOMYBĖS. IKI DIDŽIAUSIOS TAIKOMOS TEISĖS LEIDŽIAMO DYDŽIO RPL JOKIU ATVEJU NEATSAKO UŽ JOKIĄ TIESIOGIĄ, NETIESIOGINĘ, ATTITINKĄ, SPECIALIĄJĄ, PAvyzdinę ARBA IŠSEKESĘ ŽALĄ (ĮSKAITANT PASLAUGŲ PASLAUGŲ NAUDOJIMĄ, BET NEAPSIribodama, , DUOMENYS , Arba pelno; DĖL TOKIOS ŽALOS.

RPL pasilieka teisę bet kuriuo metu ir be išankstinio įspėjimo atlikti bet kokius IŠTEKLIŲ ar bet kokių juose aprašytų produktų patobulinimus, pataisymus, pataisymus ar kitus pakeitimus. IŠTEKLIAI skirti kvalifikuotiems naudotojams, turintiems tinkamą projektavimo žinių lygį. Naudotojai yra visiškai atsakingi už IŠTEKLIŲ pasirinkimą ir naudojimą bei bet kokį juose aprašytų produktų pritaikymą. Naudotojas sutinka atlyginti RPL nuostolius ir apsaugoti ją nuo bet kokios atsakomybės, išlaidų, žalos ar kitų nuostolių, atsirandančių dėl IŠTEKLIŲ naudojimo. RPL suteikia naudotojams leidimą naudoti IŠTEKLIUS tik kartu su „Raspberry Pi“ produktais. Bet koks kitas IŠTEKLIŲ naudojimas yra draudžiamas. Jokia licencija nesuteikiama jokiai kitai RPL ar kitos trečiosios šalies intelektinės nuosavybės teisei.

DIDELĖS RIZIKOS VEIKLA. „Raspberry Pi“ produktai nėra suprojektuoti, pagaminti ar skirti naudoti pavojingoje aplinkoje, kurioje reikalingas saugus veikimas, pavyzdžiui, branduolinių objektų, orlaivių navigacijos ar ryšių sistemų, oro eismo kontrolės, ginklų sistemų ar saugai svarbių programų (įskaitant gyvybės palaikymo sistemas ir kitus medicinos prietaisus) eksploatavimo metu, kai gaminių gedimas gali tiesiogiai sukelti mirtį, kūno sužalojimą arba didelę fizinę ar aplinkos žalą („Didelės rizikos veikla“). RPL konkrečiai atsisako bet kokios aiškios ar numanomos tinkamumo didelės rizikos veiklai garantijos ir neprisiima jokios atsakomybės už „Raspberry Pi“ produktų naudojimą ar įtraukimą į didelės rizikos veiklą. „Raspberry Pi“ produktai teikiami pagal RPL standartines sąlygas. RPL teikiami IŠTEKLIAI neišplečia ir kitaip nekeičia RPL standartinių sąlygų, įskaitant, bet neapsiribojant, jose išreikštus atsakomybės apribojimus ir garantijas.

Dažnai užduodami klausimai

K: Kokius „Raspberry Pi“ produktus palaiko šis dokumentas?
A: Šis dokumentas taikomas įvairiems „Raspberry Pi“ gaminiams, įskaitant „Pi 0 W“, „Pi 1 A/B“, „Pi 2 A/B“, „Pi 3“, „Pi 4“, „Pi 400“, CM1, CM3, CM4, CM5 ir „Pico“.
K: Kaip sumažinti duomenų sugadinimo tikimybę „Raspberry Pi“ įrenginyje?
A: Duomenų sugadinimą galite sumažinti sumažindami įrašymo operacijų, ypač registravimo, skaičių ir koreguodami įrašymo laiką. file sistemą, kaip aprašyta šiame dokumente.

Dokumentai / Ištekliai

„Raspberry Pi“ tampa atsparesnis File Sistema [pdfVartotojo vadovas
Pi 0, Pi 1, kaip padaryti atsparesnį File Sistema, atsparesnė File Sistema, atspari File Sistema, File Sistema

Nuorodos

Vartotojo vadovas

„Raspberry Pi“ tampa atsparesnis File Sistema

Dokumento apimtis