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<!--
     The FreeBSD Documentation Project
	  $FreeBSD$
	  Original revision: 1.21

-->

<chapter id="GEOM">
  <chapterinfo>
    <authorgroup>
      <author>
	<firstname>Tom</firstname>
	<surname>Rhodes</surname>
	<contrib>Written by </contrib>
      </author>
    </authorgroup>
  </chapterinfo>

  <title>GEOM: Modular Disk Transformation Framework</title>

  <sect1 id="GEOM-synopsis">
    <title>概述</title>

    <indexterm>
      <primary>GEOM</primary>
    </indexterm>
    <indexterm>
      <primary>GEOM Disk Framework</primary>
      <see>GEOM</see>
    </indexterm>

	  <para>本章涵蓋如何在 &os; 的 GEOM 架構下使用磁碟，
	  包含用來設定幾種常用的 <acronym
	  role="Redundant Array of Inexpensive Disks，磁碟陣列系統">RAID</acronym>
	  的控制工具。本章不會深入探討 GEOM 如何處理底層的 I/O，這類資訊請參考
	  &man.geom.4; 及相關的 SEE ALSO 部份。本章也非 <acronym>RAID</acronym>
	  設定指南，在這裡只會討論目前 GEOM 支援的 <acronym>RAID</acronym> 模式。
	  </para>

	  <para>讀完這章，您將了解︰</para>
	  <itemizedlist>
	  <listitem>
	  <para>透過 GEOM 可支援哪些模式的 <acronym>RAID</acronym>。</para>
	  </listitem>

	  <listitem>
	  <para>如何使用基本工具來配置、操作、維護不同模式的
	  <acronym>RAID</acronym>。</para>
	  </listitem>

	  <listitem>
	  <para>如何透過 GEOM 來完成鏡射(mirror)、分散連結(stripe)、加密(encrypt)
		、遠端連接磁碟等。</para>
	  </listitem>

	  <listitem>
	  <para>當 GEOM 架構下的磁碟發生問題，如何排除。</para>
	  </listitem>

	  </itemizedlist>

	<para>在開始閱讀這章之前，您需要︰</para>


    <itemizedlist>
      <listitem>
		<para>了解 &os; 如何看待磁碟(<xref linkend="disks"/>) 。</para>
	  </listitem>

      <listitem>
	<para>知道如何設定、安裝新的 &os; 核心
		(<xref linkend="kernelconfig"/>) 。</para>
      </listitem>
    </itemizedlist>
  </sect1>

  <sect1 id="GEOM-intro">
    <title>GEOM 導論</title>

	<para>GEOM 透過 privoder(即 <filename class="directory">/dev/</filename>
	下的特殊裝置檔案) 來操控 classes(如 Master Boot Records、
	<acronym>BSD</acronym> labels 等) 。GEOM 支援多種軟體
	<acronym>RAID</acronym> 配置，透過 GEOM 存取時，
	作業系統和應用程式不會意識到 GEOM 存在。</para>
  </sect1>

  <sect1 id="GEOM-striping">
  <sect1info>
    <authorgroup>
      <author>
	<firstname>Tom</firstname>
	<surname>Rhodes</surname>
	<contrib>Written by </contrib>
      </author>
      <author>
	<firstname>Murray</firstname>
	<surname>Stokely</surname>
      </author>
    </authorgroup>
  </sect1info>

    <title>RAID0 - 分散連結(striping)</title>

    <indexterm>
      <primary>GEOM</primary>
    </indexterm>
    <indexterm>
      <primary>分散連結(Striping)</primary>
    </indexterm>

	<para>分散連結(striping) 可用來連結多個磁碟成為一大塊空間。
	很多時候硬體控制器可以完成這件事，不過 GEOM 也提供了軟體版本的
	<acronym>RAID</acronym>0，也就是分散連結(striping)。</para>

	<para>在 <acronym>RAID</acronym>0 裡，資料會被切分成很多塊，
	再分散寫入全部的磁碟。例如要寫入 256k 的資料到單一磁碟，在
	四個磁碟的 <acronym>RAID</acronym>0 中可同時寫入 64k 到四個磁碟裡，
	因此可大幅提升 I/O 效能。如果使用更多的磁碟控制器，
	I/O 效能可再提升。</para>

	<para>由於讀或寫時會同步交錯對許多磁碟進行 I/O 處理，因此
	<acronym>RAID</acronym>0 的每個磁碟必須大小一樣。</para>

      <mediaobject>
        <imageobject>
          <imagedata fileref="geom/striping" align="center"/>
        </imageobject>

        <textobject>
          <phrase>Disk Striping Illustration</phrase>
        </textobject>
      </mediaobject>

    <procedure>
      <title>用未格式化的 ATA 磁碟來建立分散連結(striping)</title>

      <step><para>載入 <filename>geom_stripe</filename>
         kernel module：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>kldload geom_stripe.ko</userinput></screen>
	</step>

      <step><para>確定掛載點(mount point)存在。
	  如果想用分散連結(striping)的空間做為根目錄(root partition，即 <filename class="directory">/</filename> )，
	  則先用個暫時的掛載點，如
	  <filename class="directory">/mnt</filename>：</para>

        <screen>&prompt.root; <userinput>mkdir /mnt</userinput></screen>
      </step>


<step><para>確認要用來分散連結(striping)的裝置名稱，接著建立新的分散連結(striping)。
	  例如下面的指令會分散連結(striping)兩個未使用、尚未分割區的 <acronym>ATA</acronym>
	  磁碟(<filename>/dev/ad2</filename> 和
	  <filename>/dev/ad3</filename>) ：</para>
        <screen>&prompt.root; <userinput>
		gstripe label -v st0 /dev/ad2 /dev/ad3</userinput></screen>

        <screen>&prompt.root; <userinput>gstripe label -v st0 /dev/ad2 /dev/ad3</userinput></screen>

<!--
    <para>A message should be returned explaining that meta data has
      been stored on the devices.
XXX: What message?  Put it inside the screen output above.
-->
      </step>

      <step><para>用下面的指令來建立分割區表(partition table)：</para>

        <screen>&prompt.root; <userinput>bsdlabel -wB /dev/stripe/st0</userinput></screen>

      </step>

      <step><para>除了先前建立的 <devicename>st0</devicename> ，這個步驟還會在
	  <filename class="directory">/dev/stripe</filename> 下新增兩個裝置：
	  <devicename>st0a</devicename> 和 <devicename>st0c</devicename>。
	  利用 <command>newfs</command> 指令可以在
	  <devicename>st0a</devicename> 建立檔案系統：</para>

      <screen>&prompt.root; <userinput>newfs -U /dev/stripe/st0a</userinput></screen>

      <para>螢幕上會有一堆數字傾瀉而過，幾秒鐘後就會完成。此時空間已建立，
	  可用來掛載使用了。</para>
    </step>
  </procedure>

  <para>下面指令可用來手動掛載分散連結(striping)空間：</para>

  <screen>&prompt.root; <userinput>mount /dev/stripe/st0a /mnt</userinput></screen>

  <para>如果要在開機時自動掛載，在 <filename>/etc/fstab</filename>
  加入這塊空間的資訊：</para>

  <screen>&prompt.root; <userinput>echo "/dev/stripe/st0a /mnt ufs rw 2 2" \</userinput>
    <userinput>&gt;&gt; /etc/fstab</userinput></screen>

  <para>而 <filename>geom</filename>  kernel module 必須在系統初始化時自動載入，
  因此在 <filename>/boot/lodaer.conf</filename> 加入一行：</para>

  <screen>&prompt.root; <userinput>echo 'geom_stripe_load="YES"' &gt;&gt; /boot/loader.conf</userinput></screen>

  </sect1>

  <sect1 id="GEOM-mirror">
    <title>RAID1 - 鏡射(Mirroring)</title>

    <indexterm>
      <primary>GEOM</primary>
    </indexterm>
    <indexterm>
      <primary>磁碟鏡射(Disk Mirroring)</primary>
    </indexterm>

    <para>許多企業或個人用戶用鏡射(mirroring) 來不中斷系統進行備份。
	鏡射簡單來說就是在 B 磁碟上重覆一份 A 磁碟的資料，
	或者 C+D 磁碟重覆 A+B 磁碟的資料。不論設定如何，
	最重要的是所有磁碟或分割區(partition) 上的資料都會被複製，
	之後可在不中斷服務的情況下復原、備份資料，使儲存的資料更安全。</para>

    <para>開始之前，請先確定系統上有兩個容量相同的磁碟，
	後面的範例假設這兩顆磁碟是 direct access(&man.da.4;)
      <acronym>SCSI</acronym> 磁碟。</para>

    <para>首先我們假設 &os; 安裝在第一個磁碟上，且只有兩個分割區(partition)。
	其中一個是交換分割區(swap partition，大小為 <acronym>RAM</acronym>
	的兩倍)，而剩下的全用於根目錄(即 <filename class="directory">/</filename>，
	root file system)。當然要在不同掛載點(mount point) 切出更多分割區
	(partition) 也可以，不過難度會大幅提升，因為必須手動操作 &man.bsdlabel.8;
	和 &man.fdisk.8; 工具。</para>

    <para>重開機並等到系統完全初始化完畢，用 <username>root</username>
	登入。</para>

    <para>建立 <filename>/dev/mirror/gm</filename> 裝置並以
       <filename>/dev/da1</filename> 連結：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>gmirror label -vnb round-robin gm0 /dev/da1</userinput></screen>

    <para>這時系統應該會回應：</para>
    <screen>
Metadata value stored on /dev/da1.
Done.</screen>

    <para>初始化 GEOM，這動作會自動載入
      <filename>/boot/kernel/geom_mirror.ko</filename>  kernel module：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>gmirror load</userinput></screen>

    <note>
      <para>這動作應該會在 <filename class="directory">/dev/mirror</filename>
	  下建立 <devicename>gm0</devicename> 裝置結點(device node)。</para>
    </note>

	<para>在這個新建的 <devicename>gm0</devicename> 裝置上安置一般的
	<command>fdisk</command> label 和開機磁區：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>fdisk -vBI /dev/mirror/gm0</userinput></screen>

    <para>接著安置 <command>bsdlabel</command> 資訊：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>bsdlabel -wB /dev/mirror/gm0s1</userinput></screen>

    <note>
      <para>如果存在多個 slice 和分割區(partition)，
	  記得修改上兩指令的參數，且另一個磁碟上的 slice 和分割區(partition)
	  大小必須相同。</para>
    </note>

    <para>用 &man.newfs.8; 工具在 <devicename>gm0s1a</devicename>
	裝置結點建立預設的檔案系統：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>newfs -U /dev/mirror/gm0s1a</userinput></screen>

    <para>系統會印出許多資訊和一大堆數字，這是正常的。
	確認是否有認何錯誤，接著就可以將這個裝置掛載到
      <filename class="directory">/mnt</filename> 掛載點(mount mount)：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt</userinput></screen>

    <para>接著將原本開機磁碟的資料搬移到新的檔案系統
	 (<filename class="directory">/mnt</filename>)。範例是用
      &man.dump.8; 和 &man.restore.8; ，不過用 &man.dd.1; 也可以。</para>

	<screen>&prompt.root; <userinput>dump -L -0 -f- / |(cd /mnt &amp;&amp; restore -r -v -f-)</userinput></screen>

    <para>執行上述指令時，只要將恰當的檔案系統掛在正確的位置，應該就能成功。
	</para>

    <para>接著編輯 <filename>/mnt/etc/fstab</filename>
	檔將 swap file 那行移除或註解起來。
      <footnote>
	<para>請注意，將 <filename>fstab</filename> 的 swap file
	那行註解起來，通常表示：您得用別的方法來重建 swap。詳情請參考
	<xref linkend="adding-swap-space"/>。</para>
      </footnote>請參考下面範例，並根據新磁碟修改其它的檔案系統資訊：</para>

    <programlisting># Device                Mountpoint      FStype  Options         Dump    Pass#
#/dev/da0s2b             none            swap    sw              0       0
/dev/mirror/gm0s1a       /               ufs     rw              1       1</programlisting>

    <para>在目前的根目錄及新的根目錄建立 <filename>boot.conf</filename> 檔案，
	這個檔案可以『幫助』系統 <acronym>BIOS</acronym> 開機：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>echo "1:da(1,a)/boot/loader" &gt; /boot.config</userinput></screen>

    <screen>&prompt.root; <userinput>echo "1:da(1,a)/boot/loader" &gt; /mnt/boot.config</userinput></screen>

    <note>
      <para>在兩個根目錄上都新增檔案是為了安全起見，
	  如果因為某些原因新的根目錄無法開機，至少還可用原本的根目錄。</para>
    </note>

    <para>接著在 <filename>/boot/loader.conf</filename> 新增兩行：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>echo 'geom_mirror_load="YES"' &gt;&gt; /mnt/boot/loader.conf</userinput></screen>

    <para>這會指示 &man.loader.8; 在開機時載入
  	<filename>geom_mirror.ko</filename>  kernel module。</para>

    <para>重開機：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>shutdown -r now</userinput></screen>

    <para>如果一切順利，系統應該會從 <devicename>gm0s1a</devicename> 裝置開機，
	接下來出現 <command>login</command> 提示畫面。如果出錯了，
	請參閱下面 Troubleshooting 那一節。 現在可以將
	<devicename>da0</devicename> 磁碟加入 <devicename>gm0</devicename>
	裝置：</para>

    <screen>&prompt.root; <userinput>gmirror configure -a gm0</userinput>
&prompt.root; <userinput>gmirror insert gm0 /dev/da0</userinput></screen>

    <para>其中 <option>-a</option> 旗標告訴 &man.gmirror.8;
	  使用「自動同步(automatic synchronization)」，例如自動同步寫入磁碟的動作。
	  manual 說明了如何重建、取代磁碟等，不過 manual 裡的範例是用
      <devicename>data</devicename> 而不是 <devicename>gm0</devicename>。</para>

    <sect2>
      <title>Troubleshooting</title>

      <sect3>
	<title>系統無法開機</title>

	<para>如果開機提示類似這樣：</para>

	<programlisting>ffs_mountroot: can't find rootvp
Root mount failed: 6
mountroot></programlisting>

	<para>請用機器面板上的 Power 按鈕或 reset 按鈕來重開機，並在開機選單選 (6)，
	這樣子，系統就會進入 &man.loader.8;
	交談模式。這時候，請照下面指令來手動載入所需的 kernel module
	，也就是 <filename>geom_mirror.ko</filename>：</para>

	<screen>OK? <userinput>load geom_mirror.ko</userinput>
OK? <userinput>boot</userinput></screen>

	<para>如果這樣成功了的話，表示因為某些原因無法自動載入 kernel module。
	請將：</para>

	<programlisting>options	GEOM_MIRROR</programlisting>

	<para>加入到核心設定檔(kernel configuration file)，重編並安裝核心。
	  這應該能解決這個問題。</para>
      </sect3>
    </sect2>
  </sect1>
</chapter>