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Linux下文件系统superblock故障修复
记一次 superblock 损坏导致服务器无法启动的故障修复

前几天接到朋友联系，说他的服务器坏了，启动不起来了。这是一个RHEL 4的服务器，而且是那种盗版RHEL 4，也就是说没有售后服务的，联系我问问能不能帮帮忙。我也很久没有弄过Linux系统上的东西了。只好尝试一下，庆幸的是，修好了，并帮朋友维护了一段时间，在此记录一些修复和维护中碰到的问题。修复 superblock 本身并不复杂，我觉得值得记录的是修复过程中的思考过程，和修复所需要注意的问题。
一、启动故障

系统无法启动，启动时内核panic：
Uncompressing Linux Ok, booting the kernel.
audit(1297269214.612:0): initialized
ide2: I/O resource 0x3F6-0x3F6 not free.
ide2: ports already in use, skipping probe
Red Hat nash version 4.1.18 starting
File descriptor 3 left open
  Reading all physical volumes.  This may take a while
  /dev/hda: open failed: No medium found
  Found volume group "VolGroup_ID_17253" using metadata type lvm2
File descriptor 3 left open
  8 logical volume(s) in volume group "VolGroup_ID_17253" now active
File descriptor 3 left open
VFS: Can't find ext3 filesystem on dev dm-0.
mount: error 22 mounting ext3
mount: error 2 mounting none
switchroot: mount failed: 22
umount /initrd/dev failed: 2
Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init!
 _

看到这个报错，我Google了一下，很快就发现，这很有可能是硬盘的superblock [1] 坏了，因此感觉需要修复superblock。

询问了一下，瘫痪之前都发生了些什么。朋友提到了一个情况，在瘫痪前，他发现有一个目录存储了太多的文件了(确实非常的多，大约是几百万到上千万个文件，程序设计上有问题)，这是他写的一个php做缓存的脚本生成的后缀为.php的文件，绝大多数都已经是垃圾文件了。他觉得太占磁盘空间了，想清理一下，于是用下面的命令删除这些生成的文件:
find . -name "*.php" -exec rm -f {} \;

可是执行命令后，等了几分钟，发现系统没有反应。于是就Ctrl-C了，后来发现系统还是很慢，于是就执行reboot了。接下来，系统就启动不起来了。

可以推断，其实并不是系统没有反应，而是删除如此大量的文件，需要相当的时间，当Ctrl-C后，磁盘写入行为并没有因此而立即停止，在如此密集磁盘写入时执行reboot，确实比较容易引起磁盘上的故障。再加上这块硬盘虽然是ext3，但是日志使用的是默认的ordered [2]，出问题的几率就更大了，所以怀疑是 superblock 的可能性就更大了。
二、修复环境

当时朋友有些慌张了，因为他认为这是他操作失误导致服务器瘫痪，有些不知道该怎么办了，那天我有事情比较忙，打算晚些时候再回来帮他。随后的操作中可以看到他做了很多危险的操作，我会一一提出来，大家有类似情况的时候，一定要注意。

首先是他把硬盘直接拆下来来了，打算拿回公司备份。备份的想法是好的，如果有合适的服务器，拆下来接过去备份也是对的。但是问题就在于，这是一块SCSI接口的硬盘，是一堆Linux分区，使用的还是LVM [3]，而他公司没有一个SCSI接口的机器，他可能还需要去市场上买个SCSI卡，而且，他也没有一台Linux的机器，全是Windows，他甚至打算使用explore2fs之类的不成熟的软件来挂载这块硬盘。

这问题就大了。买的SCSI卡的稳定性如何？别是杂牌的，卡再造成硬盘的二次数据损失。用Windows备份可能损坏的硬盘的数据是非常危险的，explorer2fs这类Windows挂载ext2/3分区的软件从来就没成熟过，至今为止还有大量的特性不支持，只是试验产品。使用他们挂载分区，很可能会造成数据损失。另外，之前说过，问题很可能是superblock出问题了，这种情况下，不修复 superblock ，谁也别想挂载成功，而Windows上显然没有这类软件。

碰到这类问题，比较好的办法是使用另一台具有SCSI接口的Linux，进行修复、挂载、备份。当然，对于朋友而言，这不现实。那就折中，还在原服务器上修复，但是使用 Linux LiveCD 进行修复，将数据备份到外置 USB 硬盘上。

这里需要注意的是，即使硬盘有几个分区，只坏了一个，备份到其它貌似还好的分区似乎也不是什么大问题。但是，在修复、备份的时候，一定要尽可能的避免被修复磁盘的写操作，无论是哪个分区。因为在问题确认修复前，你并不能肯定只有那个报错的分区有故障，其它一切正常。

那天朋友在机房的时候，他什么都没有带，只能眼睁睁的一次次的重启，看错误日志，试着能不能进系统。这是很不好的，如果怀疑硬盘出了故障，那么这么一次次重启很容易加重问题，因此一定要避免。

没有任何修复环境是没有办法工作的。我让朋友回去准备几张光盘，都是可引导的修复盘。朋友对 Linux 有一些经验但不是很熟悉，折中起见，我让朋友准备了 Fedora 14、Ubuntu 10.10、UBCD等光盘备用，并且打算使用 Fedora 14 的 Live CD 进行修复。并且第二天带一个大容量的，最好是空的USB硬盘来，备份数据。并且，在家用 Fedora 14 启动一下，看看怎么进入命令行模式，第二天启动的时候，不要进入图形界面。在命令行模式下修复。

第二天约好时间后，看了他的gtalk留言，感觉是一身冷汗啊。

首先是告诉我，在服务器上 Fedora 启动后直接进桌面了，没有选项，点了点不知道怎么修复，甚至打开了故障硬盘的几个分区，没找到需要备份的文件。于是乎，又启动了Ubuntu选择了修复坏系统，结果发现要安装文件，然后报错说没有硬盘，于是退出了。

敢情这哥们直接把我说的话当耳旁风，在故障服务器上直接启动图形界面，更甚的是，他还尝试让 Ubuntu 覆盖安装 RHEL 4。幸好分区的 superblock 是坏的，不然全毁了。

这里面有三个错误。首先是不应该启动图形界面，其次是错误的理解了 Ubuntu 中修复系统选项的含义，然后是在菜单上点击服务器分区从而激发了绑定操作，很可能直接造成写入操作。

这些都应该是前一天晚上回家琢磨的，他显然偷懒了，直接拿故障环境练手。如果不是这哥们命大，而且系统出的问题没有那么严重，那么这些连续的错误，很可能造成不可挽回的结果。

虽然对于 Windows 用户来说，看着纯命令行觉得无从下手，但是，得到了美丽的界面往往意味着你得付出些什么。在以前的某些 LiveCD 中，加载图形界面的时候，由于各种驱动和程序的加载，错误的进行了硬盘的写操作，从而导致有些人抱怨过启动 LiveCD 导致硬盘数据二次损坏，最终使得修复无望。虽然，最近这些版本的 LiveCD 可能没有这类问题，但是为了避免万一，应当尽量减少对硬盘写入操作的可能性。既然所有修复行为都会在命令行模式下进行，那就没必要启动图形界面冒风险。

我让他带着 Ubuntu 的盘就是以防万一，万一 Fedora 启动出现奇怪的问题，我们可以用 Ubuntu 启动然后修复系统。而不是进入 Ubuntu的修复系统选项。那个选项是给 Ubuntu 系统准备的，是以光盘上的系统文件及配置覆盖硬盘上的系统文件及配置，从而达到修复系统的目的。这显然和我们要修复的 RHEL 驴唇不对马嘴。修复系统所需要的只是一个 Linux 环境而已。

至于最后在菜单上点击硬盘分区，甚至还打开里面的文件看看，这就是纯属找死了。系统已经报错了，即使能够挂载成功，文件系统也很可能是有问题的，必须在访问前先fsck，否则很可能会引发更大的问题。毕竟默认 Fedora 挂载可不是只读，而是可读写，混乱后，谁也无法预测会把硬盘写成啥样。
三、确认问题

该准备的光盘准备了，不该操作的操作也做了，这让我很无语，虽然怀疑仅仅是逻辑错误导致superblock坏掉，应该不会有大问题，但还是让我对这次修复的可能性感到怀疑。至少这朋友完全不按照我说的办，经常的做些自己觉得没什么的危险操作，哎，前景黯淡啊。

既然他已经改点的都点了，该造成的损坏基本上也造成了。那就在 Fedora LiveCD 的图形界面下修复吧，至少他还可以更方便的把命令返回结果通过 firefox 给我发过来。比用 android 手机通讯好多了。

首先我需要知道，都有哪些文件系统被他挂载了，另外，系统上有哪些分区。
[root@localhost liveuser]# mount |grep LogVol
/dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol4 on /media/0edef924-567f-45fc-9609-51722cad6e9e type ext3 (rw,nosuid,nodev,uhelper=udisks)
/dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol7 on /media/ee0c40c6-d9d1-4a81-9806-9991621db1dd type ext3 (rw,nosuid,nodev,uhelper=udisks)
/dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVolHome on /media/f524534e-3d24-4a22-b475-9e4b7dac0d35 type ext3 (rw,nosuid,nodev,uhelper=udisks)
/dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol6 on /media/12953c57-baba-4358-baeb-cdd17d6513a2 type ext3 (rw,nosuid,nodev,uhelper=udisks)

好嘛，据我所知，服务器上好像有5个绑定目录的分区，LogVol{3,4,6,7,Home}，LogVol3 好像就是那个坏的分区，想绑也绑不上，除了它，他全绑上了。

我需要确定 LVM 总共有哪些分区，lvscan 命令可以告诉我们LVM下面的分区情况。
[root@localhost liveuser]# lvscan
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3' [10.00 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol4' [1.06 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol7' [53.56 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol6' [5.38 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol1' [2.00 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol0' [2.00 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol2' [64.00 MiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome' [29.44 GiB] inherit

嗯，LogVol{0,1}是交换分区，LogVol2肯定不是我们的目标，那么缺失的是LogVol3，这个分区出问题了。如此，我们手动绑定一下 LogVol3 看一下报错信息。
[root@localhost liveuser]# mkdir /media/myroot
[root@localhost liveuser]# mount -t ext3 /dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol3 /media/myroot
mount: wrong fs type, bad option, bad superblock on /dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol3,
missing codepage or helper program, or other error
In some cases useful info is found in syslog - try
dmesg | tail or so

这里我们可以直接看到报错说 'bad superblock' 信息。
然后我们再看一下内核报错。
[root@localhost liveuser]# dmesg | tail -n 20
[ 343.583694] EXT3-fs (dm-3): mounted filesystem with ordered data mode
[ 343.585926] SELinux: initialized (dev dm-3, type ext3), uses xattr
[ 346.179128] EXT3-fs: barriers not enabled
[ 346.183702] kjournald starting. Commit interval 5 seconds
[ 346.189688] EXT3-fs (dm-4): using internal journal
[ 346.189694] EXT3-fs (dm-4): mounted filesystem with ordered data mode
[ 346.193216] SELinux: initialized (dev dm-4, type ext3), uses xattr
[ 348.911539] EXT3-fs: barriers not enabled
[ 348.918113] kjournald starting. Commit interval 5 seconds
[ 348.918151] EXT3-fs (dm-9): warning: mounting fs with errors, running e2fsck is recommended
[ 348.922722] EXT3-fs (dm-9): using internal journal
[ 348.922728] EXT3-fs (dm-9): mounted filesystem with ordered data mode
[ 348.922738] SELinux: initialized (dev dm-9, type ext3), uses xattr
[ 350.225535] EXT3-fs: barriers not enabled
[ 350.230730] kjournald starting. Commit interval 5 seconds
[ 350.236075] EXT3-fs (dm-5): using internal journal
[ 350.236081] EXT3-fs (dm-5): mounted filesystem with ordered data mode
[ 350.241386] SELinux: initialized (dev dm-5, type ext3), uses xattr
[ 1957.796112] EXT3-fs (dm-2): error: can't find ext3 filesystem on dev dm-2.
[ 2688.247855] EXT3-fs (dm-2): error: can't find ext3 filesystem on dev dm-2.

这里我们看到，内核报错说无法在 dm-2 上找到 ext3 文件系统。这很有可能就是 superblock 损坏造成的问题。

另外，我们看到，正如我所担心的那样，不仅仅是 dm-2 (LogVol3) 有故障， dm-9 分区也有故障。很可能其它分区也有问题，都需要在使用前，进行磁盘检查 fsck。冒失的访问，很可能会造成数据损坏或丢失。

如此，我们基本上可以确定是 superblock 的损坏，至于是否还有其它故障，以及是否有数据损失，需要在 fsck 之后才能知道了。
四、镜像备份损坏的硬盘

执行 fsck 会对磁盘进行写操作，我们需要在此之前对磁盘进行镜像备份。这样万一 fsck 的修复造成了更大的损失，我们还可以恢复原始状态。

我让朋友插上 USB 硬盘，桌面上会自动出现这个硬盘的图标，如果没有菜单上也会有，点击菜单项打开这个 USB 硬盘，会触发 Fedora 自动绑定该硬盘。这么操作省的朋友敲命令了 (心里想，反正之前不该点的也都点了，破罐破摔吧～～)。

通过 mount 命令找到新绑定的磁盘路径：
/dev/sdb1 on /media/BACKUP type fuseblk (rw,nosuid,nodev,allow_other,blksize=4096,default_permissions)

然后，开始镜像 LogVol3：
[root@localhost ~]# dd if=/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3 | gzip > /media/BACKUP/server_root_image.gz
20971520+0 records in
20971520+0 records out
10737418240 bytes (11 GB) copied, 666.429 s, 16.1 MB/s

确认一下文件确实存在：
[root@localhost ~]# ls -l /media/BACKUP/*.gz
-rwxrwxrwx. 1 liveuser liveuser 5943229016 Feb 10 17:29 /media/BACKUP/server_root_image.gz

五、修复

先进行第一次修复尝试。
[root@localhost liveuser]# fsck.ext3 -B 1024 /dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol3
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
fsck.ext3: Superblock invalid, trying backup blocks
fsck.ext3: Bad magic number in super-block while trying to open /dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol3

The superblock could not be read or does not describe a correct ext2
filesystem. If the device is valid and it really contains an ext2
filesystem (and not swap or ufs or something else), then the superblock
is corrupt, and you might try running e2fsck with an alternate superblock:
e2fsck -b 8193 <device>

这里面说无法修复，原因是 superblock 损坏了，所以 fsck 无法定位相关分区数据。建议使用备份的 superblok。

我们知道，superblock 对于分区而言非常重要，因此 ext2/3 文件系统将 superblock 备份到了磁盘的各个位置，如此多的备份，降低了所有 superblock 备份都损坏的概率。

可是问题是，这些备份在哪里呢？superblock 的备份是和 block size 相关的。询问后得知，这个服务器上的分区的参数都是默认设置，只是调整了一下大小和个数。既然如此，那么所有的分区都应该是同样的 block size，那么它们备份 superblock 的相对位置也都一样。

鉴于此，我们打算通过 LogVol7 分区给出一个superblock 备份相对位置的列表：
[root@localhost liveuser]# dumpe2fs /dev/VolGroup_ID_17253/LogVol7 | grep -i superblock
dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Primary superblock at 0, Group descriptors at 1-4
Backup superblock at 32768, Group descriptors at 32769-32772
Backup superblock at 98304, Group descriptors at 98305-98308
Backup superblock at 163840, Group descriptors at 163841-163844
Backup superblock at 229376, Group descriptors at 229377-229380
Backup superblock at 294912, Group descriptors at 294913-294916
Backup superblock at 819200, Group descriptors at 819201-819204
Backup superblock at 884736, Group descriptors at 884737-884740
Backup superblock at 1605632, Group descriptors at 1605633-1605636
Backup superblock at 2654208, Group descriptors at 2654209-2654212
Backup superblock at 4096000, Group descriptors at 4096001-4096004
Backup superblock at 7962624, Group descriptors at 7962625-7962628
Backup superblock at 11239424, Group descriptors at 11239425-11239428

尝试使用 32768 的备份：
[root@localhost liveuser]# fsck.ext3 -B 1024 -b 32768 /dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol3
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
fsck.ext3: Bad magic number in super-block while trying to open /dev/mapper/VolGroup_ID_17253-LogVol3

The superblock could not be read or does not describe a correct ext2
filesystem. If the device is valid and it really contains an ext2
filesystem (and not swap or ufs or something else), then the superblock
is corrupt, and you might try running e2fsck with an alternate superblock:
e2fsck -b 8193 <device>

这个备份还是不行，再换一个：
[root@localhost liveuser]# fsck.ext3 -b 98304 /dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
Superblock needs_recovery flag is clear, but journal has data.
Recovery flag not set in backup superblock, so running journal anyway.
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3: recovering journal
Adding dirhash hint to filesystem.

Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Inode 81, i_blocks is 8, should be 0. Fix<y>?

不错，98304 这个备份是好的。已经修复了一些内容了，只要继续就很有可能修复系统。不过，当我让朋友点击 y 确认的时候，悲剧又发生了。他在复制粘贴返回信息的时候，习惯了 Windows 的 Ctrl-C 和 Ctrl-V，呃，我们要知道，Ctrl-C 在 命令行下有另外的含义，就是终止程序运行。结果，他按 Ctrl-C 了……
[1]+ Stopped fsck.ext3 -b 98304 /dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3

磁盘修复一半的时候强行终止退出？我现在非常不确定系统当前的状态和磁盘的状态，我只好让朋友重新启动，重来。重启前跟他说，千万不要再做任何异常的操作了，否则可能系统会无法恢复的。

很不幸，我的话又变成了耳旁风。重启后，他兴高采烈的告诉我说，可以看见 LogVol3 啦，不过有些文件夹还是打不开啊。我晕倒～～

我非常怀疑他是不是关心硬盘的数据。这个硬盘仅仅是恢复了 superblock，但是必然还有很多其它的问题，冒然以可写形式绑定，磁盘很可能会丢数据的。我给了他严重警告，再这么做我就不帮忙了，我替你担心半天，你反而不听我劝，混不在乎。

重新开始修复硬盘：
[root@localhost liveuser]# fsck.ext3 -y -b 98304 /dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3

Free blocks count wrong for group #78 (32254, counted=5049).
Fix? yes

Free blocks count wrong for group #79 (32254, counted=4724).
Fix? yes

Free blocks count wrong (2566343, counted=1869026).
Fix? yes

Free inodes count wrong for group #0 (16373, counted=16288).
Fix? yes

/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3: ***** FILE SYSTEM WAS MODIFIED *****
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3: 229199/1310720 files (1.6% non-contiguous), 752414/2621440 blocks

经过了一段时间的等待，LogVol3 修复终于完成了。由于得知当时LogVolHome进行了大量的读写，因此，虽然可以挂载，但是非常怀疑其中也有故障，因此也许进行磁盘检查和修复：
[root@localhost /]# fsck.ext3 /dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome contains a file system with errors, check forced.
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome: 2301889/3859072 files (9.9% non-contiguous), 2554717/7716864 blocks

果然，确实有错误，并且修复了。

然后，尝试挂载 LogVol3，看这次是否没有问题了：
[root@localhost /]# mkdir /media/myroot
[root@localhost /]# mount -t ext3 /dev/VolGroup_ID_17253/LogVol3 /media/myroot

一切正常，没有任何报错。磁盘修复基本可以宣告完成，接下来就是备份和重新启动了。
六、备份重要数据

重新启动系统，如果一切正常，系统会正常加载所有的服务器，并且开始提供服务，那时数据就会发生改变了，在还不知道服务器是否正常的情况下贸然启动服务器，而没有备份，这是危险的。因此，我们先备份重要数据。
[root@localhost /]# cd /media/myroot
[root@localhost myroot]# tar -czvf /media/BACKUP/www.tgz www
[root@localhost myroot]# tar -czvf /media/BACKUP/server_lampp.tgz opt/lampp
[root@localhost myroot]# tar -czvf /media/BACKUP/server_mysql.tgz opt/lampp/var/mysql

最后确认一下数据是否已经备份好了。
[root@localhost myroot]# ls l /media/BACKUP
total 6287380
-rwxrwxrwx. 1 liveuser liveuser 92690926 Feb 10 19:35 server_lampp.tgz
-rwxrwxrwx. 1 liveuser liveuser 28670158 Feb 10 19:30 server_mysql.tgz
-rwxrwxrwx. 1 liveuser liveuser 5943229016 Feb 10 17:29 server_root_image.gz
-rwxrwxrwx. 1 liveuser liveuser 373677732 Feb 10 19:34 www.tgz

七、重新启动

分区修好了，fsck检查各个分区也都没问题了，该备份的都备份了。可以尝试重新启动系统了，祈祷吧……

很不幸，没起来。:(

启动的过程，系统报错：
Remounting root filesystem in read-write mode:
Setting up Logical Volume Management:
Checking filesystems
/boot: clean, 38/26208 files, 15754/104420 blocks
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol4: clean, 22/139392 files, 12950/278528 blocks
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol7: clean, 132904/7028736 files, 882601/14041088 blocks
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVol6: clean, 22314/704512 files, 168941/1409024 blocks
/dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome contains a file system with errors, check forced.
 /dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome:
 Inode 1340876 is too big.

/dev/VolGroup_ID_17253/LogVolHome: UNEXPECTED INCONSISTENCY; RUN fsck MANUALLY.
        (i.e., without -a or -p options)
                                                           [FAILED]

*** An error occurred during the file system check.
*** Dropping you to a shell; the system will reboot
*** when you leave the shell.
*** Warning -- SELinux is active
*** Disabling security enforcement for system recovery.
*** Run 'setenforce 1' to reenable.
Give root password for maintenance
(or type Control-D to continue): _

经过Google，发现这是 e2fsprogs，也就是 fsck.ext3 所在包，早期版本的一个bug。如果inode节点很大，会触发这个bug。1.40以后就没有这个问题了，

这也看出来我一直坚持要升级的原因之一。越早的版本的软件包含的bug就越多，每年新的版本都会修复大量的bug。而那些坚持版本越老越稳定的人，实际上是非常错误的。太新和太老都是不合理的，要取一个合适的折中。像 RHEL 4，甚至5，就太老了。其内很多