Linux/Ubuntu/Debian使用bcache开启SSD缓存加速

2024-06-03 13:12| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

随着磁盘小文件的增多，机械硬盘4K读写速度非常容易遇到瓶颈，考虑到固态硬盘高昂的价格，所以采用固态硬盘作为缓存盘，机械硬盘作为数据盘的方案，使用固态硬盘给机械硬盘加速。

bcache简介

bcache 是一个 Linux 内核块层超速缓存。它允许使用一个或多个高速磁盘驱动器（例如 SSD）作为一个或多个速度低得多的硬盘的超速缓存。bcache 支持直写和写回，不受所用文件系统的约束。

主要功能：

1，可以使用单个超速缓存设备来超速缓存任意数量的后备设备。在运行时可以挂接和分离已装入及使用中的后备设备。 2，在非正常关机后恢复 - 只有在超速缓存与后备设备一致后才完成写入。 3，SSD 拥塞时限制传至 SSD 的流量。 4，高效的写回实施方案。脏数据始终按排序顺序写出。 5，稳定可靠，可在生产环境中使用。

以下教程使用debian演示。

内核开启bcache modprobe bcache lsmod |grep bcache 安装bcache-tools apt install bcache-tools 绑定SSD和HDD

bcache有两种设备，一个是backing，一个是cache，backing指的就是存放数据的后端磁盘，cache很好理解，就是高速缓存盘SSD。

查看系统中存在的硬盘 fdisk -l 清除磁盘的块信息 wipefs -a /dev/nvme0n1 wipefs -a /dev/sdb 添加数据盘 make-bcache -B /dev/sdb 添加缓存盘 make-bcache -C /dev/nvme0n1 查看块信息 lsblk root@debian:~# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 16G 0 disk ├─sda1 8:1 0 487M 0 part /boot ├─sda2 8:2 0 1K 0 part ├─sda3 8:3 0 1023K 0 part ├─sda4 8:4 0 12G 0 part │ ├─debian--vg-root 254:0 0 11.5G 0 lvm / │ └─debian--vg-swap_1 254:1 0 4G 0 lvm [SWAP] └─sda5 8:5 0 3.5G 0 part ├─debian--vg-root 254:0 0 11.5G 0 lvm / └─debian--vg-swap_1 254:1 0 4G 0 lvm [SWAP] sdb 8:16 0 3.7T 0 disk └─bcache0 253:0 0 3.7T 0 disk sdc 8:32 0 3.7T 0 disk └─sdc1 8:33 0 3.7T 0 part nvme0n1 259:0 0 477G 0 disk 查看缓存盘的UUID bcache-super-show /dev/nvme0n1

最后一行的cset.uuid的值就是我们要找的uuid，然后进行attach操作完成添加缓存磁盘：

绑定缓存盘 echo "dcddc3f8-e1d4-4ecf-8510-67158a5e3958" >/sys/block/bcache0/bcache/attach root@debian:~# lsblk NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT sda 8:0 0 16G 0 disk ├─sda1 8:1 0 487M 0 part /boot ├─sda2 8:2 0 1K 0 part ├─sda3 8:3 0 1023K 0 part ├─sda4 8:4 0 12G 0 part │ ├─debian--vg-root 253:0 0 11.5G 0 lvm / │ └─debian--vg-swap_1 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP] └─sda5 8:5 0 3.5G 0 part ├─debian--vg-root 253:0 0 11.5G 0 lvm / └─debian--vg-swap_1 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP] sdb 8:16 0 3.7T 0 disk └─bcache0 254:0 0 3.7T 0 disk sdc 8:32 0 3.7T 0 disk └─sdc1 8:33 0 3.7T 0 part nvme0n1 259:0 0 477G 0 disk └─bcache0 254:0 0 3.7T 0 disk

如提示错误以下，可以尝试重启后继续操作

-bash: echo: write error: No such file or directory 查看缓存状态 cat /sys/block/bcache0/bcache/state no cache：该backing device没有attach任何caching device clean：一切正常，缓存是干净的 dirty：一切正常，已启用回写，缓存是脏的 inconsistent：遇到问题，后台设备与缓存设备不同步更改缓存策略 Bcache有三种缓存策略（1）writeback回写策略：数据先写入到缓存磁盘，再等待系统将缓存磁盘数据刷到后端磁盘（2）writethrough写通策略：数据会同时写入缓存磁盘和数据磁盘（默认是该模式）（3）writearound直达策略：数据直接写入后端磁盘。

为保证性能，改为writeback回写策略。

查看缓存模式 cat /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode 改为回写策略 echo writeback > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode 格式化数据盘 mkfs.xfs /dev/bcache0 挂载数据盘临时挂载 mount /dev/bcache0 /diskb 开机自动挂载

查看设备UUID

blkid /dev/bcache0

添加到/etc/fstab

vi /etc/fstab UUID=caa8005f-05ce-430d-b133-94f0a3b32f39 /diska xfs defaults 0 0

重启后验证是否正常挂载。

测试缓存性能安装测试工具fio apt install fio 读取测试无缓存时数据盘 fio -filename=/dev/sdb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=mytest 加了缓存的数据盘 fio -filename=/dev/bcache0 -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=mytest 写入测试无缓存时数据盘 fio -filename=/dev/sdb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=mytest 加了缓存的数据盘 fio -filename=/dev/bcache0 -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=mytest 测试结果读取IOPS读取速度写入IOPS写入速度无缓存数据盘934238.3MB/s209859kB/s 带缓存的数据盘13.1k53.7MB/s84.1k344MB/s

虽然有提升，但是离预期相差较大，可能跟策略有关，后续再研究优化。

Bcache常用操作

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