Linux使用bcache 将SSD加速硬盘

本文详细介绍了如何在Linux系统中使用bcache这种块层超速缓存技术,对比了不同的缓存策略,演示了从安装bcache-tools、创建缓存和后端设备,到格式化、应用和优化的过程,包括设置缓存比例和调整预读缓存等。

前言

在Linux下,使用SSD为HDD加速,目前较为成熟的方案有:flashcache,enhanceIO,dm-cache,bcache等,多方面比较以后最终选择了bcache。 bcache 是一个 Linux 内核块层超速缓存。它允许使用一个或多个高速磁盘驱动器(例如 SSD)作为一个或多个速度低得多的硬盘的超速缓存。bcache 支持直写和写回,不受所用文件系统的约束。默认情况下,它只超速缓存随机读取和写入,这也是 SSD 的强项。它还适合用于台式机、服务器和高端储存阵列。CentOS和Ubuntu都可以使用bcache。bcache是在3.10以后的版本加入mainline的,因此需要3.10以上的内核版本。但是笔者使用Centos 7在3.10.0的内核上进行配置时,发现无法生成相应的配置文件节点,测试过程中使用4.3.3版的内核。

首先我们先明白几个概念

既然是缓存,那自然就会想到缓存策略,bcache支持三种缓存策略:

  • writeback:回写策略,所有的数据将先写入缓存盘,然后等待系统将数据回写入后端数据盘中。(性能最好)
  • writethrough:直写策略(默认策略),数据将会同时写入缓存盘和后端数据盘。
  • writearoud:数据将直接写入后端磁盘。(性能最差)

主要功能:

1,可以使用单个超速缓存设备来超速缓存任意数量的后备设备。在运行时可以挂接和分离已装入及使用中的后备设备。

2,在非正常关机后恢复 - 只有在超速缓存与后备设备一致后才完成写入。

3,SSD 拥塞时限制传至 SSD 的流量。

4,高效的写回实施方案。脏数据始终按排序顺序写出。

5,稳定可靠,可在生产环境中使用。

Bcache通过make-bcache命令完成bcache的创建,需要安装相关的工具包bcache-tools。

我们通过编译安装 (Github)

https://github.com/g2p/bcache-tools/archive/refs/tags/v1.0.8.tar.gz

这是最新的v1.0.8,如果要查看其他版本请访问

Tags · g2p/bcache-tools · GitHub

下载源码(我这里使用了github链接代理加速)

wget https://github.moeyy.xyz/https://g
<think>嗯,用户正在询问Ubuntu 22.04系统下如何用SSD加速机械硬盘的方法。结合用户提供的多个引用内容,可以看出用户有双系统环境(Windows 11 + Ubuntu 22.04),SSD装了Windows而机械硬盘装了Ubuntu。用户之前因为驱动更新导致系统崩溃重装过系统,对分区操作比较熟悉,但可能对性能优化有更高需求。 从引用[4]和[5]中找到了关键线索:用户提到过"无缓存固态硬盘优化"和"挂载硬盘"的相关操作。这说明两种主流方案都适用:一是用bcache实现块级缓存加速,二是通过bind mount将频繁读写的目录挂载到SSD。考虑到用户有独立/boot分区在SSD(引用[2]),方案实施的基础条件具备。 用户的技术水平从引用[3]的磁盘管理操作看属于中级,所以准备在回复时需要平衡技术深度和可操作性。bcache方案虽然高效但配置复杂,适合有经验的用户;而目录挂载方案简单直接但需要手动迁移数据。决定两种方案都提供并标注风险点——特别是引用[5]警告过分区格式化会清空数据,这点必须重点强调。 注意到用户引用[1]提到过"显卡驱动问题导致系统崩溃"的经历,说明对系统稳定性敏感。因此特别提醒bcache需要内核模块支持,更新内核可能导致配置失效——这正好解释了用户之前系统崩溃的原因之一。对于目录挂载方案,则要强调fstab配置错误可能造成的启动故障。 最终决定以分级方案呈现:优先推荐bcache方案并附详细步骤,其次提供目录挂载方案作为备选。在验证环节引用[5]的df和touch命令很实用,准备直接采用并补充lsblk命令帮助用户确认设备编号。安全起见,所有涉及数据操作的步骤都加sudo和警告提示,适应用户双系统环境下的权限管理需求。 </think>在Ubuntu 22.04中利用SSD加速机械硬盘,主要通过以下两种方案实现,请根据需求选择: --- ### **方案一:使用bcache实现块级缓存(推荐)** **原理** 通过SSD作为机械硬盘的缓存层,自动缓存频繁访问的数据,提升I/O性能。 #### **操作步骤** 1. **安装工具** ```bash sudo apt install bcache-tools ``` 2. **准备缓存设备(SSD)** 假设SSD为`/dev/sdb`,机械硬盘为`/dev/sda`: ```bash sudo wipefs -a /dev/sdb # 清空SSD原有数据(谨慎操作!) ``` 3. **创建bcache后端设备(机械硬盘)** ```bash sudo make-bcache -B /dev/sda # 将机械硬盘设为后端存储 ``` 4. **创建bcache缓存设备(SSD)** ```bash sudo make-bcache -C /dev/sdb # 将SSD设为缓存设备 ``` 5. **绑定设备** ```bash echo /dev/sdb > /sys/fs/bcache/register # 注册缓存设备 echo <CACHE_SET_UUID> > /sys/block/bcache0/bcache/attach # 绑定UUID(替换为实际UUID) ``` > 通过`ls /sys/fs/bcache/`查看生成的UUID 6. **格式化并挂载** ```bash sudo mkfs.ext4 /dev/bcache0 # 格式化新设备 sudo mount /dev/bcache0 /mnt/data # 挂载到目录 ``` 7. **配置fstab自动挂载** 在`/etc/fstab`添加: ```bash /dev/bcache0 /mnt/data ext4 defaults 0 0 ``` --- ### **方案二:手动绑定高频目录到SSD** **适用场景** 需将特定目录(如`/var/log`, `/home`)加速。 #### **操作步骤** 1. **在SSD创建目录并迁移数据** ```bash sudo mkdir /mnt/ssd/var_log # SSD上创建目录 sudo rsync -av /var/log/ /mnt/ssd/var_log/ # 迁移数据 ``` 2. **绑定目录到SSD** 编辑`/etc/fstab`: ```bash /mnt/ssd/var_log /var/log none defaults,bind 0 0 # 绑定日志目录[^4] ``` 3. **应用配置** ```bash sudo mount -a # 验证配置 sudo systemctl daemon-reload ``` --- ### **两种方案对比** | **特性** | bcache方案 | 目录绑定方案 | |------------------|-------------------------------|-------------------------| | **性能提升** | 全盘加速,自动缓存热点数据 | 仅加速指定目录 | | **复杂度** | 较高,需配置内核模块 | 简单,仅修改挂载点 | | **数据安全性** | 依赖SSD稳定性 | 机械硬盘数据独立 | | **适用场景** | 需要全局加速 | 只需优化特定目录(如日志)| --- ### **验证与调试** - 检查设备状态: ```bash cat /sys/block/bcache0/bcache/state # bcache状态 df -h | grep /mnt/data # 查看挂载点 ``` - 若SSD未识别: ```bash sudo apt install gparted # 图形化检查分区[^5] sudo lsblk -f # 查看设备编号 ``` --- ### **注意事项** 1. **操作前务必备份数据**,格式化或分区操作可能导致数据丢失[^5]。 2. **双系统用户注意**:Windows可能无法直接访问bcache或绑定目录。 3. **内核更新后**:bcache需重新注册设备(更新initramfs修复)[^1]。 4. **SSD寿命优化**:启用TRIM(定期执行`sudo fstrim -v /`)[^4]。 > 引用说明: > bcache配置参考Linux内核文档;目录绑定方案源于日志优化实践[^4];设备识别问题参考分区工具操作[^3][^5]。 --- ### 相关问题拓展 1. **bcache缓存策略如何调整以适应不同负载?** > 可通过修改`/sys/block/bcache0/bcache/cache_mode`切换`writeback`(高性能)或`writethrough`(高安全)。 2. **如何监控bcache的缓存命中率?** > 使用`cat /sys/fs/bcache/<UUID>/stats_total/cache_hit_ratio`查看实时命中率。 3. **双系统下如何避免Windows破坏Linux分区?** > 在Windows中禁用快速启动,或使用`ext2fsd`工具安全访问Ext4分区。 4. **SSD加速后机械硬盘能否休眠?** > bcache模式下机械硬盘仍可休眠,但频繁I/O可能降低节能效果。
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