SSD 驱动器的 ext3 分区上的突然断电后文件系统损坏是“预期行为”吗？

Question

我的公司制造了一个嵌入式 Debian Linux 设备，它从内部 SSD 驱动器上的 ext3 分区启动。由于该设备是一个嵌入式“黑匣子”，它通常以粗鲁的方式关闭，只需通过外部开关切断设备的电源即可。

这通常是没问题的，因为 ext3 的日志记录使事情井然有序，所以除了偶尔丢失部分日志文件之外，事情一直在顺利进行。

但是，我们最近看到许多单元在经过多次硬电源循环后，ext3 分区开始出现结构性问题——特别是，我们在 ext3 分区上运行 e2fsck，它发现了许多类似的问题显示在此问题底部的输出列表中。运行 e2fsck 直到它停止报告错误（或重新格式化分区）会清除问题。

我的问题是……在遭受大量突然/意外关闭的 ext3/SSD 系统上看到这样的问题有什么含义？

我的感觉是这可能是我们系统中软件或硬件问题的迹象，因为我的理解是（除非出现错误或硬件问题）ext3 的日志记录功能应该可以防止此类文件系统完整性错误。（注意：我知道用户数据没有被记录在日志中，因此可能会发生被删除/丢失/截断的用户文件；我在这里专门讨论文件系统元数据错误，如下所示）

另一方面，我的同事说这是已知/预期的行为，因为 SSD 控制器有时会重新排序写入命令，这可能会导致 ext3 日志混淆。特别是，他认为，即使在正常运行的硬件和没有错误的软件的情况下，ext3 日志也只会降低文件系统损坏的可能性，并非不可能，因此我们不应该对时不时地看到这样的问题感到惊讶。

我们谁是对的？

Embedded-PC-failsafe:~# ls
Embedded-PC-failsafe:~# umount /mnt/unionfs
Embedded-PC-failsafe:~# e2fsck /dev/sda3
e2fsck 1.41.3 (12-Oct-2008)
embeddedrootwrite contains a file system with errors, check forced.
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Invalid inode number for '.' in directory inode 46948.
Fix<y>? yes

Directory inode 46948, block 0, offset 12: directory corrupted
Salvage<y>? yes

Entry 'status_2012-11-26_14h13m41.csv' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47075.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_10h42m58.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47076.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_11h29m41.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47080.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_11h42m13.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47081.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_12h07m17.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47083.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_12h14m53.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47085.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_15h06m49.csv' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47088.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-20_14h50m09.csv' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47073.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-20_14h55m32.csv' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47074.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_11h04m36.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47078.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_11h54m45.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47082.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_12h12m20.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47084.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_12h33m52.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47086.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_10h51m59.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47077.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_11h17m09.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47079.  Clear<y>? yes
Entry 'status_2012-11-26_12h54m11.csv.gz' in /var/log/status_logs (46956) has deleted/unused inode 47087.  Clear<y>? yes

Pass 3: Checking directory connectivity
'..' in /etc/network/run (46948) is <The NULL inode> (0), should be /etc/network (46953).
Fix<y>? yes

Couldn't fix parent of inode 46948: Couldn't find parent directory entry

Pass 4: Checking reference counts
Unattached inode 46945
Connect to /lost+found<y>? yes

Inode 46945 ref count is 2, should be 1.  Fix<y>? yes
Inode 46953 ref count is 5, should be 4.  Fix<y>? yes

Pass 5: Checking group summary information
Block bitmap differences:  -(208264--208266) -(210062--210068) -(211343--211491) -(213241--213250) -(213344--213393) -213397 -(213457--213463) -(213516--213521) -(213628--213655) -(213683--213688) -(213709--213728) -(215265--215300) -(215346--215365) -(221541--221551) -(221696--221704) -227517
Fix<y>? yes

Free blocks count wrong for group #6 (17247, counted=17611).
Fix<y>? yes

Free blocks count wrong (161691, counted=162055).
Fix<y>? yes

Inode bitmap differences:  +(47089--47090) +47093 +47095 +(47097--47099) +(47101--47104) -(47219--47220) -47222 -47224 -47228 -47231 -(47347--47348) -47350 -47352 -47356 -47359 -(47457--47488) -47985 -47996 -(47999--48000) -48017 -(48027--48028) -(48030--48032) -48049 -(48059--48060) -(48062--48064) -48081 -(48091--48092) -(48094--48096)
Fix<y>? yes

Free inodes count wrong for group #6 (7608, counted=7624).
Fix<y>? yes

Free inodes count wrong (61919, counted=61935).
Fix<y>? yes


embeddedrootwrite: ***** FILE SYSTEM WAS MODIFIED *****

embeddedrootwrite: ********** WARNING: Filesystem still has errors **********

embeddedrootwrite: 657/62592 files (24.4% non-contiguous), 87882/249937 blocks

Embedded-PC-failsafe:~# 
Embedded-PC-failsafe:~# e2fsck /dev/sda3
e2fsck 1.41.3 (12-Oct-2008)
embeddedrootwrite contains a file system with errors, check forced.
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Directory entry for '.' in ... (46948) is big.
Split<y>? yes

Missing '..' in directory inode 46948.
Fix<y>? yes

Setting filetype for entry '..' in ... (46948) to 2.
Pass 3: Checking directory connectivity
'..' in /etc/network/run (46948) is <The NULL inode> (0), should be /etc/network (46953).
Fix<y>? yes

Pass 4: Checking reference counts
Inode 2 ref count is 12, should be 13.  Fix<y>? yes

Pass 5: Checking group summary information

embeddedrootwrite: ***** FILE SYSTEM WAS MODIFIED *****
embeddedrootwrite: 657/62592 files (24.4% non-contiguous), 87882/249937 blocks
Embedded-PC-failsafe:~# 
Embedded-PC-failsafe:~# e2fsck /dev/sda3
e2fsck 1.41.3 (12-Oct-2008)
embeddedrootwrite: clean, 657/62592 files, 87882/249937 blocks

Answer 1

你们都错了（也许？）... ext3 正在尽其所能应对如此突然地删除其底层存储。

您的 SSD 可能具有某种类型的板载缓存。您没有提到正在使用的 SSD 的品牌/型号，但这听起来像是消费级 SSD 与企业级或工业级型号。

无论哪种方式，缓存都用于帮助合并写入并延长驱动器的使用寿命。如果有写在传输中，突然断电绝对是你腐败的根源。真正的企业和工业 SSD 具有超级电容器，可以保持足够长的电力以将数据从缓存移动到非易失性存储，这与电池后备和闪存后备的 RAID 控制器缓存的工作方式非常相似。

如果您的驱动器没有超级电容，则正在进行的事务将丢失，从而导致文件系统损坏。ext3 可能被告知一切都在稳定存储上，但这只是缓存的一个功能。