macOS内存盘备份老大难问题

内容接上一篇创建内存盘的文章。

在有了开机自动创建内存盘的(基础)功能之后，果果屡次遭遇了注销、重启导致还在内存盘中的文件丢失。

虽然大部分是说重要也不重要，说不重要也懒得再费流量的下载文件，没有来得及转移和消费它们，而且放置在内存盘中的文件应该有朝生夕灭的觉悟，重要的不可再生的文件不应该放置于此。

这回我们就来探究一下如何在macOS下自动备份内存盘，并在创建时恢复之前状态。

¶tl;dr

我在Gist上放了一份，你也可以直接跳转到最后

通过Google搜索关键词macOS backup RamDisk，没有什么有价值的结果，那就只能自己动手。

最初的入口，是Apple官方给出的一份讲述如何使用磁盘工具创建磁盘镜像的文档，
其中关于从磁盘或连接的设备创建磁盘映像似乎很有吸引力，因为我们就是需要从创建出来的内存盘磁盘设备中创建出镜像文件。

可是细看和实践发现，创建设备镜像：
一是需要选择到设备而不是APFS容器
二是需要先卸载(unmount)对应设备，不然会提示设备忙

但是文档中也指了一条明路，那就是从文件夹创建镜像。

本文不会对磁盘工具(Disk Utility)的界面操作进行详细描述，主要介绍与之相对应的命令行。

¶关键词 `hdiutil create`

在Terminal.app中使用man打开hdiutil的文档^[1]，可以看到它有一个叫create的命令。

冗长的英文介绍就不再赘述，简单来说，create命令可以从设备中、指定文件夹或者以指定大小创建一个dmg镜像。

其中有 -srcdevice 和 -srcfolder 两个参数吸引眼球，分别是从文件夹和设备中创建镜像，我们分别来看看。

我们先建立一个用于测试的内存盘，设备位置在disk5

image-path      : ram://838860
shadow-path     : <none>
icon-path       : /System/Library/PrivateFrameworks/DiskImages.framework/Resources/CDiskImage.icns
image-type      : 读/写
system-image    : false
blockcount      : 838860
blocksize       : 512
writeable       : TRUE
autodiskmount   : false
removable       : TRUE
image-encrypted : false
mounting user   : enihsyou
mounting mode   : <unknown>
process ID      : 70907
/dev/disk4	GUID_partition_scheme
/dev/disk4s1	7C3457EF-0000-11AA-AA11-00306543ECAC
/dev/disk5	EF57347C-0000-11AA-AA11-00306543ECAC
/dev/disk5s1	41504653-0000-11AA-AA11-00306543ECAC	/Volumes/Test

¶`hdiutil create -srcdevice`

srcdevice需要个设备号作为参数，比如 disk5 /dev/disk5 就是很好的例子。但是注意不能是disk5s1，因为它不是个设备，在Disk Utility也能看到对它的创建操作是灰色不可选定的。

我们执行命令：

$ hdiutil create -srcdevice /dev/disk5 test.dmg
hdiutil: create failed - 资源忙

悲剧的事情发生了，它提示资源忙，这是因为这个设备还在挂载状态，需要先将它卸载。可以通过Disk Utility，选择卷宗然后点卸载，也可以键入hdiutil detach disk5来执行卸载^[2]。

再次执行操作就没问题啦

$ hdiutil create -srcdevice /dev/disk5 test.dmg
正在准备映像引擎…
正在读取整个磁盘（Apple_APFS：0）…
............................................................................
   (CRC32 $C3008C9B：整个磁盘（Apple_APFS：0）)
正在添加资源…
............................................................................
已耗时：765.768ms
文件大小：173576623 字节，校验和：CRC32 $B557037F
已处理扇区：838784，已压缩 413584
速度：263.7M 字节/秒
节省：59.6%
created: /Volumes/RAM/test.dmg

如果多次执行同样命令时可能遇到错误提示

hdiutil: create failed - 文件已经存在

原因如上所述，只需要在命令后添加-ov参数即可，意思是覆盖已存在的文件。

¶`hdiutil create -srcfolder`

另一个可用的参数是srcfolder，它需要个文件夹路径作为参数。

$ hdiutil create -srcfolder Cache test.dmg
............................................................................
created: /Volumes/RAM/test.dmg

这个文件夹参数可以是任意目录，但是会需要有读取权限。

那么我想，/Volumes/Test就是个文件夹，能不能直接把它备份呢？行的

$ sudo hdiutil create -srcfolder /Volumes/Test test.dmg -ov
............................................................................
created: /Volumes/RAM/test.dmg

注意这里去要使用sudo来执行命令，如果不添加会需要鉴权，使用TouchId或者输入密码。而sudo可以提前提供权限，而且生成的文件还是以自己的用户名义创建的（非root）。

以上两个命令就是所需的创建备份镜像的工具，考虑到操作的连贯性，不用每次先卸载再挂载 srcfolder选项更适合本次脚本。

¶关键词 `asr restore`

已经有镜像了，那么如何还原它呢。

在官方文档上指出可以使用asr工具来还原镜像。

asr restore就是这么一个命令，
它需要一个镜像文件作为source
一个文件夹路径作为target
同时为了恢复，还需要添加上--eraseflag，文档中说这是个必填项

整合起来就像这样

1	asr restore --source test.dmg --target /Volumes/Test --erase

正当你满心欢喜地准备执行时，却发现它丢出了个error

$ asr restore --source test的副本.dmg --target /Volumes/Test --erase
	Validating target...done
	Validating source...done
Could not find any scan information. The source image needs to be imagescanned before it can be restored.

意思是说没有扫描（校验）过的镜像不允许被当作还原源，那么有以下两个解决方案。

¶`asr imagescan`

先把镜像扫描一遍。

实际上如果你通过Disk Utility执行还原操作时，会发现它也进行了一次扫描操作

正在从“test.dmg”恢复到“容器“disk5””

正在验证目标…
完成
正在验证来源…
完成
未能找到任何扫描信息。在可以恢复之前，源映像需要进行映像扫描。 <-- 这里
需要扫描映像。将恢复为已装载的磁盘映像。
正在验证目标…
完成
正在验证来源…
完成
正在验证大小…
完成
正在恢复
正在验证  
正在反转目标宗卷…
完成
Restored target device is /dev/disk5s1.

操作成功。

原因是当我们使用hdiutil create创建镜像时，它是不带校验信息的。可以手动通过imagescan执行校验

命令很简单

$ asr imagescan --source test.dmg
Block checksum: ....10....20....30....40....50....60....70....80....90....100
Reordering:     ....10....20....30....40....50....60....70....80....90....100
successfully scanned image "/Volumes/RAM/test.dmg"

但时时刻刻关心磁盘占用的用户会发现，执行这个命令会导致整个镜像文件被全部读取再压缩写入。虽然写后的文件体积有所缩小，但是对于若干GB体积文件还是占用写入时间，而且这都是浪费SSD磁盘寿命的行为。

其实在后台，这个命令不仅会执行校验，还会将文件内容重新排序和压缩，这样导致生成的体积变小了许多。

当然还有一个--nostream参数可以防止重新写入的进行，节省磁盘操作，但远不及下面的方式。

¶`--noverify`

如果在restore时直接指定让它不进行校验那就最棒啦，因为整个镜像都是我们创建的，很信任它。这个参数就能达成目的。把它附加在restore命令后即可。

$ asr restore --source test.dmg --target /Volumes/Test --erase --noverify
	Validating target...done
	Validating source...done
	Erase contents of /dev/disk5s1 (/Volumes/Test)? [ny]: y
	Retrieving scan information...done
	Validating sizes...nx_kernel_mount:1455: : checkpoint search: largest xid 5, best xid 5 @ 1
done
	Restoring  ....10....20....30....40....50....60....70....80....90....100
	Inverting target volume...done
	Restored target device is /dev/disk5s1.
	Remounting target volume...done

顺便可以加上--noprompt来跳过确认操作的过程。

再去查看，整个文件夹结构包括隐藏文件夹都已经恢复了。

¶其他注意事项

¶关机自动执行

macOS Mojave想要像众多Linux发行版一样，让脚本在关机时自动执行，我至今没有找到办法。

搜索过的关键词有

macOS shutdown script
macOS shutdown hook
macOS run script on logout

¶定时自动执行

那么就只能使用低一级的笨办法，定时备份。它对比关机备份的有一个好处，就是即便强制关机的话也能保留最近的记录。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN"
  "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
<dict>
	<key>Label</key>
	<string>local.randisk.backup</string>
	<key>Program</key>
	<string>/Users/enihsyou/.dotfiles/macOS/backupRamDisk.sh</string>
	<key>StandardErrorPath</key>
	<string>/tmp/local.randisk.backup.stderr</string>
	<key>StandardOutPath</key>
	<string>/tmp/local.randisk.backup.stdout</string>
	<key>StartInterval</key>
	<integer>43200</integer>
</dict>
</plist>

类似这样的文件，你可以用Launch Control图形化界面来创建任务。

其中的43200秒间隔相当于12小时，因为我不需要太频繁地备份。

¶整合创建脚本

现在我们有了备份文件，创建内存盘的脚本会需要相应的修改，比如

检测备份文件是否存在，如果存在就还原镜像
检测内存盘是否已加载，如果是的话就加载它即可
这是因为如果用户选择了logout而不是shutdown，脚本会在login时再次执行，导致重复创建的错误
同时用户logout时会将挂载的内存盘卸载，这都是不希望的。
为此，还需要将这个脚本分别在Global Daemon和Global Agent两个地方都设置
一个在开机执行，创建内存盘；一个在登录执行，恢复先前已卸载的磁盘设备。

DISKNAME=${2-RAM}
BASE=/Volumes/$DISKNAME
[[ -e $BASE ]] && exit 0

# If already created RAMDisk, just mount it. 
DEVICE_IDENTIFIER=`diskutil info $DISKNAME | sed -n -E 's/^.*Device Identifier:.*(disk.*[0-9]).*/\1/p'`
if [[ -n $DEVICE_IDENTIFIER ]]; then
    hdiutil mountvol $DEVICE_IDENTIFIER
    exit 0
fi

# Backup location
IMAGE_LOCATION=${3-"/Users/enihsyou/Library/RAM.dmg"}
if [ -e $IMAGE_LOCATION ]; then
  asr restore --source $IMAGE_LOCATION --target $BASE --erase --noverify --noprompt
else
  mkdir # create temp directories
fi

相反备份脚本就更容易写了

DISKNAME=${1-RAM}
IMAGE_LOCATION=${2-"/Users/enihsyou/Library/RAM.dmg"}
DISK_LOCATION=/Volumes/${DISKNAME}

sudo hdiutil create -srcfolder $DISK_LOCATION $IMAGE_LOCATION -ov
sudo chown enihsyou $IMAGE_LOCATION

注意这里的最后一行，它的作用是把产出文件的所有者改为自己。
这是因为备份脚本需要以root权限执行，如果不加这个似乎会在还原时出权限问题，如果读者有进展请告知我。

这里解释下为何使用Terminal.app打开而不是美好的iTerm2

如果你曾经在Terminal.app中输入man命令或者点按TouchBar上的ℹ︎键打开过man page
你会发现Terminal.app的Man Page主题意外地好看，而且界面渲染效率更高（简单说就是更流畅）
那么如何利用iTerm2的ℹ︎键跳转到Terminal.app中呢，查找文档以后发现只需要修改
iTerm2 > Advanced > General > Command to view man pages 为 open x-man-page://%@ &即可。 ↩︎
顺带提下如何反向操作，也就是装载

在Disk Utility里选择已卸载的磁盘，点装载即可
通过命令行可以键入hdiutil attach /dev/disk5来完成
注意这时使用disk5或者disk5s1都是可以的，因为卸载对象实际上是disk5s1。 ↩︎

¶tl;dr

¶关键词 hdiutil create

¶hdiutil create -srcdevice

¶hdiutil create -srcfolder

¶关键词 asr restore

¶asr imagescan

¶--noverify