Hardware

很久以前我曾经建议过别人使用足够长的一大串英文单词作为密码，现时这样做已经完全不能保障安全了。

Colin Percival最近在 一篇文章 中提到了这样的数据：使用价值 $10k 的 GPU 破解使用MD5的34位英文密码（例如"You will never guess this password"）所需要的时间仅为两小时（如果使用专用的硬件，以$1M投资的ASIC可以在一秒之内完成破解）。如果密码长度不够长的话，采用了特殊符号的帮助也不大。足够复杂的8位密码，例如"6,uh3y[a"使用 $10k 的 GPU 破解只需10个小时。

APC BE550G 是一种廉价的UPS，支持以 USB 线通知被保护的系统或查询状态。

在 FreeBSD 上可以用 apcupsd 来配合 USB 通知使用。

去年大河发生过一次停电事故，所以买了一个 UPS 来配合自己的机器；今天大河又来了一次大约90分钟的停电，算是完成了对 UPS 的完整测试。

最近做一个存储的项目，顺手在家测试了一下实际数据的dedup。操作系统是 FreeBSD 8.2 配合一组总共大约3MB的patch来跑ZFS v28，硬件是 Atom D510 配合 4G 内存。

我一直是非常反对重装系统的。从技术上说，今天的折腾并不算是重装系统，不过因为把机器上所有的数据（是的，文件系统全部都拆掉重建了）都重写了一遍，所以还是算做了一次吧。

缘起

在采购 家里的路由器 的时候，选择了 WD 的 AV-25【1】 系列硬盘。我选的那款硬盘使用的是新式的 AF （4kiB扇区）格式。

FreeBSD 使用的主流文件系统 UFS 和 ZFS，以及 ahci(4) 驱动都 直接支持 4kiB 扇区。但是，目前市面上的AF硬盘，为了与先前的 BIOS 和操作系统（主要是 Windows XP）兼容，对于 ATA IDENTIFY 的回应，原先返回扇区尺寸的位置变成了逻辑扇区尺寸，这种做法俗称512e，即硬盘通过固件或其他方式模拟山区尺寸为512字节，并处理相关的回写操作。

以512字节为单位进行读写时，在AF格式的硬盘上是低效的。FreeBSD的 ahci(4) 驱动和对应的 ada(4) 驱动会设置 stripesize 以反映驱动器采用的实际物理扇区尺寸，但文件系统并不直接识别这个尺寸。

对于 ZFS 而言，其扇区尺寸是在创建时以 ashift 值写死的，目前在命令行没有办法指定这个值，也不能在创建 ZFS 之后修改。如果修改内核令其使用 GEOM 的 stripesize 来产生 ashift，对 AF 硬盘则会出现内核得到的 ashift 比先前已经存在的 ashift 大，从而导致 ZFS 无法识别的问题（如果创建 ZFS 时已经使用了更大的 ashift 则没有关系）。因此，必须想办法让 ZFS 在创建时就知道扇区尺寸是 4KiB。

FreeBSD 5.3-RELEASE 时新增了一个调试用的 GEOM class —- gnop。可以用它来封装其他 GEOM 对象，并改变扇区尺寸，方法是 gnop create -S 4096 /dev/gpt/store （此处 /dev/gpt/store 是一个按 4k 对齐的 GPT 分区的 label）。gnop会产生一个新的设备节点，/dev/gpt/store.nop，其向系统汇报的扇区尺寸是我们指定的 4096 字节，而不是驱动器汇报的逻辑扇区尺寸 512 字节。

使用这个设备节点创建的 ZFS 就会采用正确的 ashift 值了。

使用 zdb -C pool名字可以检查 ashift 值：对于扇区尺寸为 512 字节的 zpool，其 ashift 是 9，而我们希望的 ashift 值是12。

gnop节点在系统重启以后会消失，但 ZFS 会记住 ashift，因此并不会导致问题。此处也可以 zpool export，gnop destroy /dev/gpt/store.nop 然后再 zpool import 来验证。

经测试，ZFS在知道正确的扇区尺寸以后，持续写操作的性能可以提高至少一倍。

应观众要求。

📜 历史文件已不具备现实意义

本文介绍的是已经停产的硬件，内容已过时。

之前家里用的那个 Linksys WRT310N 路由器就有相当严重的问题（不排除是DD-WRT的问题），如果连续若干天不重启的话，无线网络的连接有时就会失败。部署新的路由器之后，设置了一个cron任务令其每天早上5:30重启：

30 5 * * * /usr/bin/ssh root@10.253.87.254 reboot > /dev/null 2>&1

当然，执行cron的那个用户需要使用ssh key来登录WRT310N，并事先将key传到WRT310N上面。

由于 FreeBSD 默认会对链路状态的变化进行记录，因此只要查看系统日志就可以知道cron是否真的执行了。

在之前的部分我们讨论过关于功耗的问题。在实际使用过程中，我发现 powerd(8) 对于 CPU 占用的计算是有问题的：它计算的是所有CPU的占用率之和，而比较合理的依据则是占用率最高的CPU的占用率。不过，对 Atom 来说 powerd 能够产生的影响有限，因此如果真在使用Atom系统的话不一定真的需要这个patch。下面这个patch可以让 powerd 更有效地 throttle CPU 的频率：

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Index: usr.sbin/powerd/powerd.c
===================================================================
--- usr.sbin/powerd/powerd.c    (revision 213306)
+++ usr.sbin/powerd/powerd.c    (working copy)
@@ -127,6 +127,7 @@
 {
        static long *cp_times = NULL, *cp_times_old = NULL;
        static int ncpus = 0;
+       int newload;
        size_t cp_times_len;
        int error, cpu, i, total;

@@ -151,7 +152,7 @@
                return (error);

        if (load) {
-               *load = 0;
+               *load = newload = 0;
                for (cpu = 0; cpu < ncpus; cpu++) {
                        total = 0;
                        for (i = 0; i < CPUSTATES; i++) {
@@ -160,8 +161,10 @@
                        }
                        if (total == 0)
                                continue;
-                       *load += 100 - (cp_times[cpu * CPUSTATES + CP_IDLE] -
+                       newload = 100 - (cp_times[cpu * CPUSTATES + CP_IDLE] -
                            cp_times_old[cpu * CPUSTATES + CP_IDLE]) * 100 / total;
+                       if (*load < newload)
+                               *load = newload;
                }
        }

对路由器这样的设备来说，当有软件 bug 的时候，我们往往希望系统自己恢复并报告问题，而不是等待用户去用调试器现场调试。想要达到这个目的，可以使用 watchdog 机制。在这款主板上有两个 watchdog，其中系统没有自带的那个 Winbond watchdog 的驱动如下：

续前。

除了硬件上直接采用的降噪措施之外，一些软件方面的配置也可以提高其效果。

首先是BIOS中的配置。风扇转速最低可调整为"Energy Saving"（即使用30%的频率）。启用Active Power State之后，可节省大约2W左右的耗电（这个选项的默认值是Disabled）。

然后是FreeBSD本身的配置。我个人采用的配置包括：

• 禁用硬盘的APM。WD的这款硬盘默认的APM值为128，这样它每隔大约10秒没有操作时就会将磁盘转速降低。这类操作对磁盘的寿命有一定影响（一般来说磁盘的机械部分支持10万到20万次这样的操作），因此可将其设为254；
• 启用磁盘的AAM。这个配置的好处是让磁盘控制其磁头臂的加速度，其效果是减少噪音，并且有一定的节能效果。注意：实际测试显示这个设置产生的节能效果基本上可以忽略不计，并且会稍微降低一些性能。磁盘的AAM数值设置为128（默认为254）；
• 将经常写的日志放到 /tmp （使用tmpfs）；
• 将收集entropy（随机数种子）的频率由每11分钟一次降低到每天一次；
• 启用 AHCI 磁盘驱动；将ahci通道的pm_level全部设置为5（设备在闲置125ms之后可申请通道链路进入SLUMBER模式）
• 禁用APIC时钟。
• 禁用AT RTC时钟。
• 对于没有驱动的PCI设备，将其置入D3模式（停电）。

上述设置，除了ahci部分之外，可将系统闲置时的功耗降低到17W左右。

以下是实现中采用的loader.conf相关的部分：

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hint.apic.0.clock=0
hint.atrtc.0.clock=0
hw.pci.do_power_nodriver=3
hint.ahcich.0.pm_level=5
hint.ahcich.1.pm_level=5
hint.ahcich.2.pm_level=5
hint.ahcich.3.pm_level=5
hint.ahcich.4.pm_level=5
hint.ahcich.5.pm_level=5

最近找时间做了一个家用的路由器。用基于 Intel Atom 处理器的解决方案并不便宜（与传统的嵌入式解决方案相比），但因为软硬件都是 x86，因此开发起来会方便一些。另一方面，Atom的计算性能要远高于其他的传统嵌入式方案。

本文主要是笔记，不保证其正确性，也不保证其不导致死机、崩溃或任何其他问题。

CPU的Tj(max)值可以通过读 MSR IA32_TEMPERATURE_TARGET，即 0x1a2 来获得【1】。目前，Intel正式的开发文档中并没有明确对这一MSR进行说明。早期的CPU中，Tj(max)值需要加上40到50摄氏度，目前不清楚具体哪些CPU必须如此，但从公开文档来看，已知：

📜 历史文件已不具备现实意义

本文介绍的是已经停产的硬件，内容已过时。

此配置确认可配合 FreeBSD/amd64 8.1-RELEASE 使用。实际运行时功率少于100W（110V电的情况下电流小于0.9A），供参考。