Linux文件系统的barrier：启用还是禁用

大多数当前流行的Linux文件系统，包括EXT3和EXT4，都将文件系统barrier作为一个增强的安全特性。它保护数据不被写入日记。但是，在许多情况下，我们并不清楚这些barrier是否有用。本文就为什么要在你的Linux系统上启用barrier做出了解释。

Linux日志和barrier功能

要理解barrier，你首先需要理解文件系统日志功能。常用的文件系统使用日志功能来保证文件系统的完整性。该功能背后的思路很简单：在写入新的数据块到磁盘之前，会先将元数据写入日志。预先将元数据写入日志可以保证在写入真实数据前后一旦发生错误，日志功能能很容易地回滚到更改之前的状态。这个方法确保了不会发生文件系统崩溃的情况。

单独使用日志功能不能保证没有任何差错。现在的磁盘大都有大容量的缓存，数据不会立即写入到磁盘中，而是先写入到磁盘缓存中。到这一步，磁盘控制器就能更加高效地将其复制到磁盘中。这对性能来说是有好处的，但是对日志功能来说则相反。为了保证日志百分之百可靠，它必须绝对保证元数据在真实数据写入之前被预先写入。这就是我们要介绍文件系统barrier的原因。

我们很容易理解使用barrier的根本原因：barrier本身禁止在barrier之后写入数据，真实的数据块将在barrier被写入之前完全写入磁盘。使用barrier可以确保文件系统的完整性，因为barrier功能在EXT4文件系统中是默认启用的(除非你的操作系统更改了这个默认设置)。

Linux文件系统的barrier：启用还是禁用?

你可以通过/proc/mounts文件来监控文件系统barrier的当前状态;对于每一个挂载的文件系统，打开这个文件都能看到所有的挂载选项。如果你看到barrier=1，那么你的文件系统就正在使用barrier功能。下列信息是一个文件系统的例子：

/dev/sda1 /boot ext4 rw,seclabel,relatime,barrier=1,data=ordered 0
0/dev/mapper/luks-3e67401f-44c6-4a27-a1bf-cdf0dcf45f65 /home ext4
rw,seclabel,noatime,barrier=1,data=ordered 0 0

文件系统barrier何时不工作?

Barrier的问题在于，它不能应用于所有条件下。如果设备映射器作为存储层的优先级使用，那么文件系统barrier就无法工作了，因为设备映射器不支持barrier。所以，哪怕你的文件系统默认支持barrier，还是无法在逻辑卷、软RAID或者多路径磁盘上运行该功能(RED
HAT和所有相关的Linux版本都将barrier作为默认选项)。

解决这个问题的方案之一就是避免使用设备映射器。所以在安装服务器时，你需要充分考虑配置选项。首先，你不该使用LVM安装服务器，而应该选择用传统的分区方式。接着，你不能使用和设备映射器配合工作的多路径磁盘，它会在SAN上创建多个冗余路径。某些情况下，SAN供应商会提供一个专有驱动器作为选择，但不是所有供应商都提供该选项。最好的办法是采用智能硬件。

使用barrier保护的风险之一是，在系统中断时，数据会留在缓存中，而永不会写入文件系统。一个简单的电池备份控制器可以避免这个问题。当服务器使用的这个控制器出故障了，磁盘控制器仍然能保证变更操作，这充分排除了barrier使用的需要。

使用barrier的另一个不利之处在于，你需要付出降低性能的代价。如果你需要顶级的性能，那么你可以用挂载选项-o
barrier=0来关闭barrier功能，比如：mount /dev/sda2 -o barrier=0 /data。

文件系统barrier功能非常有用，但是不能和设备映射器配合工作。如果你需要使用这类设备，但是又想要保证文件系统完整性，那么你可以用电池备份磁盘控制器。如果你的硬件不支持这个，那么你只能避免使用设备映射器，这样才能用barrier功能来保障文件系统完整性。还有，如果你希望得到更好的系统性能，最好也不要开启barrier功能，它会降低系统运行速度。