第十章 检测与修复

第一部分:磁盘检测与修复

fsck:检查并修复Linux文件系统

         fsck(File System Consistency Check)是Linux系统中用于检查和修复文件系统一致性的工具。它类似于Windows的chkdsk,支持多种文件系统类型(如ext2/ext3/ext4、XFS、Btrfs等)。通常在系统异常关机或文件系统损坏时使用。


使用前提

        卸载文件系统fsck需在目标文件系统未挂载时运行,否则可能导致数据损坏。紧急情况下可强制运行(-f选项),但风险较高。

        备份数据:修复操作可能造成数据丢失,建议提前备份重要文件。

        Root权限:执行fsck需要管理员权限(sudoroot用户)。


基本语法

fsck [选项] [设备名或挂载点]

常用选项:

选项 功能说明
-A 检查 /etc/fstab 中所有列出的文件系统(通常在系统启动时由 init 脚本调用)
-N 模拟执行,显示可能进行的操作,但不实际运行任何检查或修复
-p 自动修复简单问题(非交互模式),相当于 -a
-y / -a 自动修复所有问题(跳过确认提示)
-f 强制检查,即使文件系统标记为“clean”
-t 指定要检查的文件系统类型(如 -t ext4 或 -t xfs
-C 显示进度条(仅适用于 ext2/ext3/ext4)
-n 只读检查,不对文件系统做任何修改
-r 交互式修复(默认模式,会询问用户确认)
-V 详细输出,显示执行的步骤

常见操作示例

检查并修复指定设备(如/dev/sda1

sudo fsck -y /dev/sda1

-y选项自动确认所有修复操作,适用于脚本或无人值守场景。

检查ext4文件系统

sudo fsck -t ext4 /dev/sdb2

若文件系统类型已知,直接指定可提高效率。

启动时强制检查
在系统启动时,可通过以下方式触发fsck

  1. 在根目录创建/forcefsck文件:
    sudo touch /forcefsck
    
  2. 重启系统后会自动检查并删除该文件。

注意事项

        XFS文件系统fsck不适用于XFS,需使用xfs_repair工具。

        日志文件系统:如ext3/ext4,通常通过日志恢复即可,无需频繁手动检查。

        系统启动阶段:若文件系统标记为“dirty”,系统可能自动运行fsck


高级调试

查看详细输出

sudo fsck -v /dev/sda1

-v选项显示详细处理过程,便于排查复杂问题。

修复后重新挂载
完成修复后,重新挂载文件系统:

sudo mount /dev/sda1 /mnt

通过合理使用fsck,可有效维护Linux文件系统的完整性。建议结合日志分析(如dmesg)和定期检查,预防潜在问题。

xfs_repair:检查并修复XFS文件系统

         xfs_repair 是用于检查和修复 XFS 文件系统的工具,适用于因系统崩溃、断电或其他异常情况导致的文件系统损坏。该工具通过扫描文件系统元数据并修复不一致性来恢复数据完整性。

使用前提条件

  • 文件系统未挂载:xfs_repair 必须在未挂载的文件系统上运行,否则可能导致数据进一步损坏。若文件系统已挂载,需先卸载:
    umount /dev/sdXN
    
  • 备份重要数据:修复操作存在风险,建议先备份关键数据。

基本修复命令

运行以下命令对指定设备进行修复:

xfs_repair /dev/sdXN

其中 /dev/sdXN 为目标分区(如 /dev/sda1)。

高级选项与场景

强制修复(严重损坏时)
若标准修复无效,可尝试强制修复模式:

xfs_repair -L /dev/sdXN

-L 选项会清空日志,可能丢失部分未提交的数据,但可解决日志损坏问题。

仅检查不修复
使用 -n 选项仅检查文件系统而不执行修复:

xfs_repair -n /dev/sdXN

修复后重建空间管理信息
若修复后仍存在空间分配问题,可运行:

xfs_repair -v /dev/sdXN

-v 启用详细输出,便于排查问题。

常见错误处理

        “文件系统有脏日志”:需添加 -L 选项清除日志。

        “超级块验证失败”:尝试使用备用超级块修复:  

xfs_repair -o bsb=64 /dev/sdXN

其中 64 为备用超级块位置(可通过 xfs_db -c "sb 0" -c "p" /dev/sdXN 查找)。

修复后的验证

修复完成后,建议挂载文件系统并检查数据完整性:

mount /dev/sdXN /mnt
ls -l /mnt

若数据异常,需考虑从备份恢复。

注意事项

        避免在已挂载的文件系统上运行修复工具。

        强制修复(-L)可能导致部分数据丢失,谨慎使用。

        对于关键生产环境,建议先在测试环境中验证修复效果。

badblocks:扫描磁盘并标记物理坏道

         badblocks 是一个 Linux 工具,用于检测磁盘上的坏块(物理或逻辑坏道)。它可以与 e2fsckmke2fs 配合使用,标记坏块以避免数据写入损坏区域。

基本语法

badblocks [选项] 设备路径

常用选项

选项 描述
-b block_size 指定以字节为单位的块大小(如 -b 4096)。默认通常是 1024 或 2048 字节,与 mke2fs 的块大小匹配很重要。
-o output_file 将坏道列表输出到指定文件,便于后续使用(如 -o badblocks.list)。
-s 显示扫描进度,以百分比形式报告当前检测的进度。
-v 详细模式,输出更详细的执行信息。
-n 非破坏性读写测试。使用此选项会覆盖数据,但相比 -w 更安全,因为它不会写入固定的破坏性模式。使用前请确保数据已备份
-w 破坏性写测试。通过写入特定模式(0xaa、0x55等)然后读取来检测坏道。此操作会彻底销毁磁盘上的所有数据,仅用于全新或已备份的磁盘。
-c blocks_at_once 指定每次测试的块数(如 -c 1024)。增加此值可能提高速度,但会占用更多内存。
-p num_passes 指定重复扫描的次数,直到在指定次数内未发现新的坏道为止(如 -p 2)。

基本扫描命令

运行以下命令对磁盘进行只读扫描(不写入数据):

sudo badblocks -v /dev/sdX

/dev/sdX 替换为目标磁盘设备(如 /dev/sda)。

-v 显示详细扫描进度。


非破坏性读写测试

通过非破坏性测试(保留原有数据)检测坏块:

sudo badblocks -nsv /dev/sdX

-n 使用非破坏性读写模式。

-s 显示进度条。


破坏性测试(慎用)

完全擦除磁盘并检测坏块(数据会丢失):

sudo badblocks -wsv /dev/sdX

-w 通过写入不同模式(0xaa、0x55等)测试磁盘。


生成坏块列表文件

将坏块列表保存到文件,供 e2fsckmke2fs 使用:

sudo badblocks -sv /dev/sdX > badblocks.txt

后续格式化或修复文件系统时可通过 -l 选项加载该文件:

sudo mke2fs -l badblocks.txt /dev/sdX

结合 fsck 自动标记坏块

在 ext2/ext3/ext4 文件系统上直接标记坏块:

sudo e2fsck -l badblocks.txt /dev/sdX

注意事项

        扫描时间可能较长,尤其是大容量磁盘。

        破坏性测试(-w)会永久删除数据,仅用于新磁盘或可擦除磁盘。

        建议在磁盘未挂载时操作(使用 Live CD/USB 扫描系统盘)。


第二部分:文件系统备份与恢复

xfsdump:创建XFS文件系统的备份归档

         xfsdump 是专为XFS文件系统设计的备份工具,能够创建文件系统的完整或增量备份归档。支持多卷存储、备份级别控制及元数据保留,适用于数据迁移、灾难恢复等场景。

安装与依赖检查

多数Linux发行版默认未安装xfsdump,需手动安装。在基于RPM的系统(如CentOS/RHEL)执行:

yum install xfsdump

基于Debian的系统(如Ubuntu)使用:

apt-get install xfsdump

确保目标文件系统为XFS格式且未被挂载为只读。

基础备份操作

执行完整备份至指定目录,例如备份/dev/sdb1/backup

xfsdump -l 0 -L "Full Backup" -M "Backup_2023" -f /backup/backup_full /dev/sdb1
选项 功能说明
-l 0 指定备份级别为0,即完整备份。会备份文件系统内所有数据,是增量备份的基础。
-L <会话标签> 设置备份会话的标签(如 -L "Full_Backup_20240527")。这是一个必需的选项,用于在备份日志和恢复时标识此次备份会话。
-M <媒体标签> 为存储备份的媒体(如磁带、文件)设置标签(如 -M "Backup_Disk_1")。这同样是必需的选项,用于标识存储介质。
-f <备份目标> 指定备份文件的存储路径或设备。目标可以是普通文件(如/backup/backup.xfsdump)、磁带设备(如/dev/st0)或标准输出-,用于管道操作)。

增量备份配置

基于上次备份创建增量备份(级别1):

xfsdump -l 1 -L "Incremental Backup" -M "Backup_2023_Inc" -f /backup/backup_inc /dev/sdb1

需确保存在先前备份的/var/lib/xfsdump/inventory记录。

多卷备份处理

当备份超过单介质容量时,使用-s指定分卷大小(单位为MB):

xfsdump -l 0 -L "Multi-Volume" -M "Backup_Multi" -s 1024 -f /backup/backup_multi /dev/sdb1

系统会在每卷1GB时提示更换存储介质。

恢复备份数据

使用xfsrestore从备份归档恢复数据:

xfsrestore -f /backup/backup_full /mnt/restore

恢复增量备份需按顺序应用所有备份级别。

高级选项

排除特定目录(如/tmp):

xfsdump -e /tmp -l 0 -f /backup/backup_exclude /dev/sdb1

启用详细日志输出:

xfsdump -v verbose -l 0 -f /backup/backup_verbose /dev/sdb1

注意事项

        备份期间确保文件系统无写入操作,建议卸载或进入单用户模式

        定期验证备份完整性,可通过xfsrestore -t测试归档

        增量备份依赖inventory数据库,避免手动修改/var/lib/xfsdump目录

xfsrestore:从xfsdump备份中恢复数据

         xfsrestore 是用于从 xfsdump 创建的备份中恢复数据的工具。其基本命令格式如下:

xfsrestore -f <备份文件> <目标目录>

-f 参数指定备份文件路径,目标目录为恢复数据的位置。若未指定目标目录,默认恢复到当前目录。

恢复整个文件系统

要恢复完整的文件系统备份,需确保目标目录为空。例如恢复备份到 /mnt/restore

xfsrestore -f /backup/data.dump /mnt/restore

交互式恢复模式

使用 -i 参数进入交互模式,可选择性地恢复文件或目录:

xfsrestore -f /backup/data.dump -i

交互模式下常用命令:

命令 功能与描述
ls 列出当前备份会话或当前目录下的内容。直接输入 ls 会显示备份根目录;输入 ls 目录名/ 可以查看指定目录内的文件列表。
cd 切换当前所在的目录。例如 cd home 进入 home 目录,cd .. 返回上一级目录。
add 标记要恢复的文件或目录。您可以指定一个确切的名称(如 add important.txt),也可以使用通配符(如 add *.log)。被标记的内容会在恢复时被提取。
extract 执行恢复操作。输入此命令后,所有被 add 标记的内容将被恢复到当前系统的工作目录下。执行前程序会要求您确认
quit 退出 xfsrestore 的交互式会话。

恢复特定文件或目录

通过 -s 参数直接指定备份中的路径恢复特定内容。例如恢复 /home/user/docs

xfsrestore -f /backup/data.dump -s home/user/docs /mnt/restore

增量备份恢复

处理增量备份时需按顺序恢复所有依赖的备份。先恢复基础备份,再按时间顺序应用增量备份:

xfsrestore -f /backup/full.dump /mnt/restore
xfsrestore -f /backup/inc1.dump /mnt/restore
xfsrestore -f /backup/inc2.dump /mnt/restore

检查备份内容

使用 -I 参数查看备份信息而不执行恢复:

xfsrestore -I -f /backup/data.dump

高级选项

选项 功能与描述 典型用法示例
-v 详细模式。执行时显示更详细的处理信息,有助于了解恢复进度和进行问题排查。
sudo xfsrestore -v -f backup.xfsdump /restore/path
-L <会话标签> 指定要恢复的备份会话标签。这在从增量备份链中恢复时至关重要,用于精确选择要恢复的备份层级。
sudo xfsrestore -L “Backup_Level1” -f backup.xfsdump /restore/path
-r 恢复目录结构,但不恢复文件数据。仅创建备份中的目录树,文件内容为空。适用于预留结构后续填充数据的场景。
sudo xfsrestore -r -f backup.xfsdump /restore/path
-o 恢复文件原始属性。在恢复后保留文件的原始所有者(owner)、组(group)和权限(permissions)。默认情况下,恢复的文件属主是执行命令的用户
sudo xfsrestore -o -f backup.xfsdump /restore/path

注意事项

        恢复操作需要足够的磁盘空间

        确保备份文件未被损坏

        恢复前建议先检查备份内容

        恢复系统关键文件时需在救援模式下操作

示例完整流程

创建测试目录并恢复:

mkdir -p /mnt/restore
xfsrestore -f /backup/data.dump -v /mnt/restore

验证恢复内容:

ls -l /mnt/restore
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