ext4 可以从不可读的磁盘扇区 (512/4K) 恢复什么

Question

如果硬盘坏扇区发生在文件系统/home/user/me的元数据中ext4，是否意味着所有子目录的数据丢失？

背景：
我知道许多用户对 ext4 文件系统感到满意，甚至不愿意更换为“最近”开发的替代方案（例如 BTRFS），声称数据丢失的风险增加。事实上，当考虑到 ext4 的代码在今天左右时，可以找到一些结果虫子说话。

通过这个介绍，我的问题是：

ext4文件系统对块设备坏扇区的抵抗力是多少？坏扇区可能会吞噬 4K 字节，我想如果这些 4K 碰巧吞噬了目录结构（即/home/user/me目录）中高层的一些目录信息，这将“造成严重破坏”。

我知道超级块（更基本的信息源在 ext4 中以冗余形式保存，所以我想象一个坏块在那里可以修复，但我不确定它是否会被自动检测）

所以我的问题是：ext4 能否抵抗元数据中丢失坏块的情况？

我知道数据/文件内容中的坏块总是意味着丢失那些 512/4K 扇区（但是我使用 parchive 作为补救措施）。

Answer 1

对此事进行一番调查后“如果ext4可以处理来自块设备的读取错误”我的初步结论是：ext4 中仅存在部分冗余

以下是我“调查”的ext4“安全特征”的一些发现（基于Ext4 维基和 “EXT4 文件系统中的索引节点结构”）

• 除了少数例外情况，例如内联数据或者内联数据 ext4分别存储文件内容“数据块”和文件系统“元数据块”。据我所知，ext4仅需要对后者进行一些维修/冗余。
• 元数据的修复/冗余依赖于a) 2010年新引入/添加的校验和功能b) 拥有额外的副本关键元数据
• 这样的 ”关键元数据“（在块设备的不同部分的意义上）是。
  1. 超级ext4街区
  2. 的信息block group descriptors。
• 校验和保护超级块、多重挂载保护、扩展属性、目录条目、HTREE 节点、扩展、索引节点和组描述符。虽然范围（因此受到保护的新ext4功能部分取代了旧的间接块寻址（IBA）），但旧的 IBA 块却不受保护，如下所述：

  请注意，既没有幻数也没有校验和来提供任何级别的信心，表明 [IBA] 块没有充满垃圾。

ext4 可以从不可读的磁盘扇区 (512/4K) 恢复什么

• 损失超级街区和块组描述符，其冗余副本存储在磁盘上的所有/或某些特定块组中。
• 由于不可读扇区而丢失目录条目并不意味着无法访问，而且还意味着目录中存储的文件内容丢失（仅丢失文件名）。这些文件（包括子目录）仍然可以通过其filespec <inode-number>in debuge2fs.
• 的零件丢失inode table。中的每个条目索引节点表（被分割的表和被写入形成磁盘ext4布局的块组的部分）占用（填充）256字节。因此，一个不可读的扇区应该意味着仅丢失 2 到 16 个文件。另外随着校验和功能 inode 表中的任何损坏即使不一定可以纠正，也应该是可以纠正的，但不要忽视。

什么是坏扇区引起的麻烦ext4似乎无法防范

• 不重要的元数据，包括索引节点、目录条目、扩展区，IBA 不受保护。
• 索引节点：正如前面提到的，inode 占用 256 字节并且是构成文件数据的块的核心句柄，这意味着失去对 2 至 16 个文件的访问权限（主要与文件大小无关）。
• 目录条目：如果由于坏扇区而丢失，则意味着内部所有文件的文件路径将丢失文件名部分。一方面，坏扇区的大小为 512 或 4K 字节，目录散列功能占用的文件名和空间会影响丢失的程度。另外，据我了解，目录散列本质上提供了冗余（但我不能保证这一点）。
• 范围：范围树中丢失部分信息，就像 inode 本身的丢失一样，会影响对构成文件内容的数据块的访问，因此大约意味着丢失 1 个文件。
• IBA 块：（参见范围）+ 如前所述，还将遭受部分破坏的增加的脆弱性（但这不是问题的主要焦点）。

另外使用的方法

为了测试和证明ext4磁盘布局的一些列举的挑战（关于其对坏扇区的抵抗力），以下工具很方便

• debugfs <blockdev>它允许通过 filespec 访问文件（文件路径，或者在出现问题时通过 inode 编号< >）
• truncate、dd、losetup、mount和mkfs.ext4创建ext4要使用的文件系统。
• dumpe2fs，tune2fs提供信息
• dm-setup组装一个模拟读取错误的虚拟块设备，如下所示：

  $> dmsetup 创建 badsectordevice << EOF
  0 2902 线性 /dev/loop1 0
  2902 2 错误
  2904 17576 线性 /dev/loop1 2904
  EOF
  

  其中示例显示块设备扇区为 512，ext4块大小为 1024，因此 LBA 扇区 2902,2903 不可读。