在 Linux (Debian) 系统中使用 bcache 开启 SSD 缓存加速

当磁盘小文件数量增加时，机械硬盘的 4K 读写速度 容易成为性能瓶颈。由于固态硬盘（SSD）价格较高，全盘替换成本较大，因此可以采用 SSD 作为缓存盘、机械硬盘作为数据盘 的方案来提升 I/O 性能。本文介绍如何使用 bcache 在 Linux (Debian) 系统中配置 SSD 缓存加速。

bcache (block cache) 是 Linux 内核块层的缓存机制，用于提升传统机械硬盘（HDD）的读写性能。它的特点包括：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

• 支持多个缓存设备：可以使用多个 SSD 设备作为缓存，提高灵活性。
• 支持多种缓存模式：可配置回写、写通、直写等策略，满足不同应用需求。
• 稳定可靠：支持非正常关机恢复，适用于生产环境。

1. 开启 bcache 内核模块

使用以下命令加载 bcache 模块，并检查是否成功：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

modprobe bcache
lsmod | grep bcache

2. 安装 bcache-tools

bcache-tools 提供了 bcache 设备的管理工具，安装方法如下：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

apt install bcache-tools

3. 绑定 SSD 和 HDD

使用 fdisk -l 或 lsblk 查看系统中的存储设备：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

lsblk

确保磁盘没有其他文件系统或分区：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

wipefs -a /dev/nvme0n1  # 清除 SSD
wipefs -a /dev/sdb       # 清除 HDD

• 创建后端设备（HDD）：

make-bcache -B /dev/sdb

• 创建缓存设备（SSD）：

make-bcache -C /dev/nvme0n1

lsblk

可以看到 /dev/bcache0 设备已创建。文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

首先，获取 SSD 缓存设备的 UUID：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

bcache-super-show /dev/nvme0n1

找到 cset.uuid 字段，并将其绑定到后端 HDD：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

echo "dcddc3f8-e1d4-4ecf-8510-67158a5e3958" > /sys/block/bcache0/bcache/attach

如果遇到 -bash: echo: write error: No such file or directory 错误，建议重启系统后再次尝试。文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

4. 配置缓存模式

cat /sys/block/bcache0/bcache/state

状态可能包括：文章源自堕落的鱼-https://www.duoluodeyu.com/2791.html

• no cache：未绑定缓存设备
• clean：缓存正常
• dirty：缓存启用回写
• inconsistent：数据不一致

bcache 主要支持 三种缓存模式：

1. writethrough（写通）：数据同步写入缓存和数据盘（默认）。
2. writeback（回写）：数据先写入缓存，后续再写入数据盘，性能更高。
3. writearound（直写）：数据直接写入数据盘，仅缓存读取数据。

修改为 回写模式：

echo writeback > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode

5. 格式化并挂载数据盘

mkfs.xfs /dev/bcache0

建议使用 XFS 或 ext4 文件系统，以获得更好的性能。

临时挂载：

mount /dev/bcache0 /mnt/diskb

设置开机自动挂载：

1. 获取 bcache 设备的 UUID：

blkid /dev/bcache0

2. 编辑 /etc/fstab，添加以下内容：

UUID=caa8005f-05ce-430d-b133-94f0a3b32f39 /mnt/diskb xfs defaults 0 0

3. 重新挂载：

mount -a

6. 测试性能

使用 fio 进行 I/O 性能测试：

apt install fio

（1）测试 HDD 性能（未使用缓存）

fio -filename=/dev/sdb -direct=1 -iodepth 1 -rw=read -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=HDD-Test

（2）测试 bcache（启用缓存）

fio -filename=/dev/bcache0 -direct=1 -iodepth 1 -rw=read -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=BCACHE-Test

（3）测试写入性能

• 无缓存

fio -filename=/dev/sdb -direct=1 -iodepth 1 -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=HDD-WriteTest

• 使用缓存

fio -filename=/dev/bcache0 -direct=1 -iodepth 1 -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=200G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting -name=BCACHE-WriteTest

💡 参考：

• bcache 官方文档：https://bcache.evilpiepirate.org/
• Debian Wiki：https://wiki.debian.org/Bcache