存储改造与 bcache 的配置和使用

博主的老电脑有一块机械硬盘（320G），还有一块不甚靠谱的固态硬盘（120G)。去掉留给 Windows 的空间，机械硬盘上有 200G ，用于放置 /home 和虚拟机，但没有使用 LVM。而固态硬盘上有 44G 给 Linux 系统使用，使用了 LVM。由于处理器不支持 AES-NI ，博主只加密了机械硬盘上的分区。

后来，由于不使用 LVM 带来的不灵活性，以及要使用 bcache 加速，博主决定重新处理机械硬盘上的 /home 分区。

改造

准备工作：安装 bcache-tools，进入单用户模式

首先，要备份 /home 。dump 系命令在备份和恢复速度上与 tar 相比有一定优势。又因为博主的 /home 使用了 XFS ，于是， xfsdump -f <dump path> /home备份。成功备份后，用wipefs -a摧毁文件系统签名，以创建 bcache 设备。

为了防止加密数据泄漏，这里使用的 bcache 缓存设备只能缓存加密过的数据（缓存位于固态硬盘，而固态硬盘上的 LVM 卷组没有加密），需要先建立 bcache 设备。make-bcache -B <低速设备> -C <高速设备>，尽量在一个命令中完成，避免需要手动操作以添加缓冲。操作后，/dev/bcache0就出现了。接着，加密这个设备。执行cryptsetup luksFormat --key-size 512 --pbkdf argon2id --type luks2 --integrity hmac-sha256 /dev/bcache0，这里，使用了 LUKS2 并使用了数据完整性验证特性，防止恶意破坏。由于使用了 integrity ，cryptsetup 必须（虽然可以跳过）清零加密后的设备以避免出现完整性验证失败的情况。一般而言，即使是略老的处理器，也通常不会成为完整性验证的瓶颈，瓶颈一般是硬盘。在约两个小时后，加密设备建立成功。

接着，建立卷组。此处就不赘述了。再恢复 /home 的文件，这次是用 xfsrestore ，恢复到没有挂载的 XFS 设备。最后，还有相当关键的一步——对应修改配置文件。由于动了分区结构和加密卷，/etc/fstab和/etc/crypttab都需要修改。crypttab 改为 <path> /dev/bcache0 none luks，而fstab根据实际情况相应修改。

最重要的一步来了——按下 ctrl-alt-del ，电脑重启，很快，提示输入加密密码。输入密码后，桌面管理器很快出现，登录，依然是熟悉的桌面，改造成功。

bcache 的使用

bcache 自动区分冷热数据（使用 LRU 算法），智能安排缓存。
bcache 的观测和控制全部通过/sys目录，对于/dev/bcache<n>而言，对应的目录是/sys/block/bcache<n>，目录中有几项相当重要的文件。

/sys/block/bcache0/bcache/state ： bcache 设备状态
可能值：

• no cache ：从没有附加过缓存设备。通过attach文件把缓存加上去
• clean ：正常，没有数据要从缓存设备写回后备设备。
• dirty ：正常，有脏数据没有写回后备设备。
• inconsistent ：有麻烦了。缓存设备不存在，且其中含有脏数据。

/sys/block/bcache0/bcache/stats_*/cache_hit_ratio ：（不同时间内）缓存命中率，如果长期过低，可能是缓存过小或工作负载不适合。

为了提高写入性能，建议将cache_mode设置为 writeback 。此选项不会带来显著的数据安全风险。