Handbuch:HPPA/Installation/Festplatten
Einführung in blockorientierte Geräte
Blockorientierte Geräte
Schauen wir uns die Festplatten-spezifischen Aspekte von Gentoo Linux und Linux im Allgemeinen an - insbesondere blockorientierte Geräte (Block Devices), Partitionen und Linux Dateisysteme. Wenn Sie die Vor- und Nachteile von Festplatten verstanden haben, können Sie Partitionen und Dateisysteme für die Installation erstellen.
Zu Beginn schauen wir uns blockorientierte Geräte an. SCSI- und SATA-Laufwerke haben Device-Namen wie: /dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc usw. Modernere Rechner können PCI-Express basierte NVMe Solid-State-Disks haben, die Device-Namen haben wie: /dev/nvme0n1, /dev/nvme0n2 usw.
Die folgende Tabelle soll Lesern dabei helfen herauszufinden, wo bestimmte Arten von blockorientierten Geräten zu finden sind:
| Device-Typ | Standard Device-Name | Anmerkungen |
|---|---|---|
| SATA, SAS, SCSI, or USB flash | /dev/sda | Diese Device-Typen werden auf Hardware ab 2007 verwendet - und sind vermutlich die am häufigsten genutzten Device-Namen unter Linux. Diese Geräte werden als blockorientierter Speicher angeschlossen über den SATA bus, über SCSI und über USB. Beispielsweise wird die erste Partition des ersten SATA-Devices /dev/sda1 genannt. |
| NVM Express (NVMe) | /dev/nvme0n1 | The latest in solid state technology, NVMe drives are connected to the PCI Express bus and have the fastest transfer block speeds on the market. Systems from around 2014 and newer may have support for NVMe hardware. The first partition on the first NVMe device is called /dev/nvme0n1p1. |
| MMC, eMMC, and SD | /dev/mmcblk0 | embedded MMC devices, SD cards, and other types of memory cards can be useful for data storage. That said, many systems may not permit booting from these types of devices. It is suggested to not use these devices for active Linux installations; rather consider using them to transfer files, which is their design goal. Alternatively they could be useful for short-term backups. |
Die oben genannten blockorientierten Geräte repräsentieren eine abstrakte Schnittstelle zur Festplatte. Benutzerprogramme können diese Block Devices nutzen, um mit der Festplatte zu interagieren, ohne sich darum sorgen zu müssen, ob die Festplatten über SATA, SCSI oder etwas anderem angebunden sind. Das Programm kann den Speicher auf der Festplatte einfach als eine Anhäufung zusammenhängender 4096-Byte (4k) Blöcke mit wahlfreiem Zugriff ansprechen.
Partitionen und Slices
Obwohl es theoretisch möglich wäre die gesamte Festplatte für die Unterbringung eines Linux Systems zu nutzen, wird das in der Praxis selten gemacht. Statt dessen teilt man das gesamte Festplatten Block-Device in kleinere, besser verwaltbare Block Devices auf. Auf den meisten Systemen nennt man diese Partitionen. Andere Architekturen verwenden eine ähnliche Technik, genannt "Slices".
Ein Partitionsschema entwerfen
Wie viele Partitionen und wie groß?
Bei dem Design des Partitionsschemas sollten die Anforderungen an das System und an die Dateisysteme berücksichtigt werden. Wenn es viele Nutzer gibt, ist eine eigene Partition /home/ ratsam, da diese die Sicherheit erhöht und Backups und andere Wartungsarbeiten vereinfacht. Wenn Gentoo installiert wird, um als Mailserver zu dienen, dann sollte es eine eigene Partition /var/ geben, weil alle Mails im Verzeichnis /var/ gespeichert werden. Spiele-Server werden eine eigene Partition /opt/ besitzen, da die meiste Spiele-Server-Software dort installiert wird. Der Grund für diese Empfehlungen ist ähnlich wie für das /home/ Verzeichnis: Sicherheit, Backups und Wartung.
Bei den meisten Gentoo-Installationen sollten /usr/ und /var/ relativ groß sein. In /usr werden die Mehrzahl der Anwendungen und auch der Linux Kernel Quellcode gespeichert (unter /usr/src). Standardmäßig enthält /var/ das Gentoo ebuild Repository (unter /var/db/repos/gentoo), das alleine schon rund 650 MiB Plattenplatz benötigt. Diese Größenabschätzung enthält noch nicht den benötigten Plattenplatz für die Verzeichnisse /var/cache/distfiles und /var/cache/binpkgs, die sich im Laufe der Zeit mit Source-Code Dateien und (optional) mit Binärpaketen füllen werden - je nachdem, wann und wie sie dem System hinzugefügt werden.
Die Anzahl und Größe der Partitionen hängt vom Abwägen der Vor- und Nachteile und der Auswahl der besten Lösung für einen gegebenen Anwendungsfall ab. Separate Partitionen oder Volumes haben folgende Vorteile:
- Sie können das performanteste Dateisystem für jede Partition oder jedes Volume wählen.
- Dem Gesamtsystem kann der freie Speicherplatz nicht ausgehen, wenn ein fehlerhaftes Tool kontinuierlich Dateien auf eine Partition oder ein Volume schreibt.
- Falls nötig, kann die Zeit für Dateisystemüberprüfungen reduziert werden, da mehrere Überprüfungen gleichzeitig durchgeführt werden können. (Dieser Vorteil kommt aber eher bei mehreren Festplatten, als bei mehreren Partitionen auf einer Festplatte zum Tragen.)
- Sie können die Sicherheit erhöhen, indem Sie einige Partitionen oder Volumes "read-only",
nosuid(setuid Flags werden ignoriert),noexec(executable Flags werden ignoriert) etc. einbinden.
Viele separate Partitionen können aber auch Nachteile haben:
- Wenn diese schlecht an das System angepasst sind, kann es sein, dass eine Partition voll ist und auf einer anderen Partition noch viel freier Platz verfügbar ist.
- Eine separate Partition für /usr/ kann es erforderlich machen, dass beim Booten ein initramfs verwendet wird, welches diese Partitionen vor der Ausführung anderer Boot-Skripte mountet. Das Erzeugen und Betreiben eines initramsfs ist nicht Teil dieses Handbuchs. Wir empfehlen Anfängern, für /usr/ keine eigene Partition zu verwenden.
- Es gibt ein Limit von maximal 15 Partitionen für SCSI und SATA - es sei denn, der Datenträger nutzt GPT-Labels.
Installationen, die systemd als Dienst-und Init-System verwenden wollen, müssen /usr/ beim Booten verfügbar haben, entweder als Teil des Root-Dateisystems oder eingehängt über ein initramfs.
Was ist mit dem Swap-Speicher?
Es gibt keine perfekte Größe für den Swap-Speicher. Der Zweck von Swap-Speicher ist, Festplattenspeicherplatz für den Kernel bereitzuhalten, wenn der interne Speicher (RAM) knapp wird. Der Swap-Speicher erlaubt dem Kernel, Speicherseiten, auf die vermutlich nicht bald zugegriffen wird, auf die Platte auszulagern (Swap oder Page-Out). Dadurch kann Arbeitsspeicher im RAM für den aktuell laufenden Prozess freigemacht werden. Werden die auf die Festplatte ausgelagerten Speicherseiten (Pages) jedoch plötzlich benötigt, müssen diese Seiten wieder zurück in den Arbeitsspeicher geladen werden (Page-In). Dies dauert jedoch erheblich länger, als wenn die Daten direkt aus dem RAM gelesen werden könnten (da Festplatten verglichen mit Arbeitsspeicher sehr langsam sind).
Wenn auf einem System keine speicherintensiven Anwendungen ausgeführt werden oder das System viel RAM zur Verfügung hat, benötigt es vermutlich nicht viel Swap-Speicher. Wenn jedoch der Ruhezustand "Hibernation" verwendet werden soll, wird der Swap-Speicher verwendet, um den gesamten Inhalt des Hauptspeichers (RAM) zu sichern (dieser Ruhezustand wird bei Desktop- und Laptop-Systemen häufiger verwendet, als bei Servern). Wenn das System den Ruhezustand "Hibernation" unterstützen soll, muss der Swap-Speicher so groß wie oder größer als der Hauptspeicher (RAM) sein.
Als generelle Regel gilt: der Swap-Speicher sollte zwei Mal so groß sein wie der Arbeitsspeicher (RAM). Auf Systemen mit mehreren (rotierenden) Festplatten ist es sinnvoll, eine Swap-Partition auf jeder Festplatte einzurichten, damit Schreib-/Lese-Operationen parallel ausgeführt werden können. Je schneller auf einen Festplatte zugegriffen werden kann, desto schneller wird das System arbeiten, wenn auf Swap-Speicher zugegriffen werden muss. Wenn zwischen rotierenden Festplatten und SSDs gewählt werden kann, ist es aus Performance-Sicht besser, den Swap-Speicher auf die SSD zu legen. Alternativ zu Swap-Partitionen können auch Swap-Dateien verwendet werden; dies ist hauptsächlich interessant bei Systemen mit sehr geringem Festplatten-Platz.
fdisk auf HPPA benutzen
Verwenden Sie fdisk um die benötigten Partitionen zu erzeugen:
root #fdisk /dev/sdaHPPA Maschinen verwenden PC Standard DOS Partitionstabellen. Verwenden Sie einfach den o Befehl, um eine neue DOS Partitionstabelle zu erstellen.
Command (m for help):oBuilding a new DOS disklabel.
PALO (der HPPA Bootloader) benötigt eine besondere Partition, damit er funktioniert. Es muss eine mindestens 16 MB große Partition am Anfang der Festplatte für ihn erzeugt werden. Der Typ der Partition muss f0 (Linux/PA-RISC boot) sein.
Wenn dies vergessen wird und die Installation ohne eine spezielle PALO Partition fortgesetzt wird, kann das System möglicherweise nicht neugestartet werden. Falls die Festplatte größer als 2 GB ist stellen Sie bitte sicher, dass die Bootpartition innerhalb der ersten 2 GB der Festplatte liegt. PALO ist nicht in der Lage einen Kernel zu lesen, der außerhalb dieser 2 GB Grenze liegt.
/etc/fstabEinfaches Standard-Partitionsschema/dev/sda2 /boot ext2 noauto,noatime 1 1 /dev/sda3 none swap sw 0 0 /dev/sda4 / ext4 noatime 0 0
In fdisk sieht so ein Partitionslayout folgendermaßen aus:
Command (m for help):pDisk /dev/sda: 4294 MB, 4294816768 bytes 133 heads, 62 sectors/track, 1017 cylinders Units = cylinders of 8246 * 512 = 4221952 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 1 8 32953 f0 Linux/PA-RISC boot /dev/sda2 9 20 49476 83 Linux /dev/sda3 21 70 206150 82 Linux swap /dev/sda4 71 1017 3904481 83 Linux
Erstellen von Dateisystemen
Einleitung
Nachdem die Partitionen angelegt wurden, ist es an der Zeit, Dateisysteme darauf anzulegen. Im nächsten Abschnitt werden die unterschiedlichen Dateisysteme beschrieben, die Linux unterstützt. Leser, die bereits wissen, welches Dateisystem sie verwenden wollen, können bei Dateisystem auf einer Partition anlegen fortfahren. Alle anderen sollten weiterlesen, um mehr über die verfügbaren Dateisysteme zu erfahren ...
Dateisysteme
Linux unterstützt mehrere Dutzend Dateisysteme, wobei allerdings viele davon für ganz spezielle Anwendungszwecke optimiert sind. Nur einige Dateisysteme gelten als stabil auf der hppa Architektur. Es ist ratsam, sich über Dateisysteme und deren Unterstützungsgrad zu informieren, damit Sie nicht für wichtige Partitionen ein eher experimentelles Dateisystem wählen. ext4 ist das empfohlene all-round Dateisystem für alle Plattformen. Nachfolgend eine nicht-vollständige Auswahl von verfügbaren Dateisystemen.
- Btrfs
- Ein "next-generation" Dateisystem, das moderne Features wie Snapshots, Selbst-Heilung mit Hilfe von Checksums, transparente Komprimierung, Subvolumes und integriertes RAID enthält. Kernel älter als 5.4.y enthalten Fehler, die zu "Filesystem corruption" führen können. Solche Kernel sollten keinesfalls auf Produktibsystemen eingesetzt werden. Das englische Original dieses Handbuchs beschreibt die Fehler folgendermaßen: "Kernels prior to 5.4.y are not guaranteed to be safe to use with btrfs in production because fixes for serious issues are only present in the more recent releases of the LTS kernel branches. Filesystem corruption issues are common on older kernel branches, with anything older than 4.4.y being especially unsafe and prone to corruption. Corruption is more likely on older kernels (than 5.4.y) when compression is enabled. RAID 5/6 and quota groups unsafe on all versions of btrfs. Furthermore, btrfs can counter-intuitively fail filesystem operations with ENOSPC when df reports free space due to internal fragmentation (free space pinned by DATA + SYSTEM chunks, but needed in METADATA chunks). Additionally, a single 4K reference to a 128M extent inside btrfs can cause free space to be present, but unavailable for allocations. This can also cause btrfs to return ENOSPC when free space is reported by df . Installing sys-fs/btrfsmaintenance and configuring the scripts to run periodically can help to reduce the possibility of ENOSPC issues by rebalancing btrfs, but it will not eliminate the risk of ENOSPC when free space is present. Some workloads will never hit ENOSPC while others will. If the risk of ENOSPC in production is unacceptable, you should use something else. If using btrfs, be certain to avoid configurations known to have issues. With the exception of ENOSPC, information on the issues present in btrfs in the latest kernel branches is available at the btrfs wiki status page."
- ext4
- Ursprünglich als Abspaltung von ext3 entstanden, bringt ext4 neue Funktionen, Leistungsverbesserungen und den Wegfall der Größenbeschränkungen durch moderate Änderungen des On-Disk-Formats. Es kann Datenträger mit bis zu 1 EB und mit Dateigrößen von bis zu 16 TB verwalten. Anstelle der klassischen ext2/3 Bitmap-Block-Allokation nutzt ext4 Extents, die die Performance bei großen Dateien verbessern und Fragmentierung reduzieren. ext4 bietet zusätzlich ausgereiftere Block-Allokation-Algorithmen (Zeitverzögerte Allokation und mehrfache Preallokation), die es dem Dateisystemtreiber ermöglichen, das Layout der Daten auf der Festplatte zu optimieren. Es ist das empfohlene Allzweck-Dateisystem für jede Plattform.
- f2fs
- The Flash-Friendly File System was originally created by Samsung for the use with NAND flash memory. As of Q2, 2016, this filesystem is still considered immature, but it is a decent choice when installing Gentoo to microSD cards, USB drives, or other flash-based storage devices.
- JFS
- DasF Hochleistungs-Journaling-Dateisystem von IBM. JFS ist ein schlankes, schnelles und verlässliches B+-Baum basiertes Dateisystem mit guter Performance unter verschiedensten Gegebenheiten.
- XFS
- Ein Dateisystem mit Metadaten-Journaling, das mit einer Reihe robuster Fähigkeiten daherkommt und für Skalierbarkeit optimiert ist. XFS scheint gegenüber unterschiedlichen Hardwareproblemen weniger fehlertolerant zu sein, aber es wird kontinuierlich weiterentwickelt und um moderne Features erweitert.
- VFAT
- Auch als FAT32 bekannt, wird von Linux unterstützt, aber unterstützt keine Standard UNIX Berechtigungen. Es wird vor allem aus Kompatibilitätsgründen und zum Datenaustausch mit anderen Betriebssystemen (Microsoft Windows oder Apples macOS) verwendet. VFAT ist Voraussetzung für die Bootloader Firmware mancher Systeme (wie UEFI). Auf UEFI Systemen wird zum Booten eine EFI System Partition benötigt, die mit VFAT formatiert ist.
- NTFS
- This "New Technology" filesystem is the flagship filesystem of Microsoft Windows since Windows NT 3.1. Similarly to VFAT, it does not store UNIX permission settings or extended attributes necessary for BSD or Linux to function properly, therefore it should not be used as a filesystem for most cases. It should only be used for interoperability/interchange with Microsoft Windows systems (note the emphasis on only).
Dateisystem auf einer Partition anlegen
Dateisysteme können mit Hilfe von Programmen auf einer Partition oder auf einem Datenträger angelegt werden. Die folgende Tabelle zeigt, welchen Befehl Sie für welches Dateisystem benötigen. Um weitere Informationen zu einem Dateisystem zu erhalten, können Sie auf den Namen des Dateisystems klicken.
| Dateisystem | Befehl zum Anlegen | Teil der Minimal CD? | Gentoo Paket |
|---|---|---|---|
| btrfs | mkfs.btrfs | Ja | sys-fs/btrfs-progs |
| ext4 | mkfs.ext4 | Ja | sys-fs/e2fsprogs |
| f2fs | mkfs.f2fs | Ja | sys-fs/f2fs-tools |
| JFS | mkfs.jfs | Ja | sys-fs/jfsutils |
| reiserfs (veraltet) | mkfs.reiserfs | Ja | sys-fs/reiserfsprogs |
| xfs | mkfs.xfs | Ja | sys-fs/xfsprogs |
| vfat | mkfs.vfat | Ja | sys-fs/dosfstools |
| NTFS | mkfs.ntfs | Ja | sys-fs/ntfs3g |
Um beispielsweise die EFI System-Partition (/dev/sda2) als FAT32 und die root-Partition (/dev/sda4) als ext4 zu formatieren (wie in dem Beispiel-Partitionsschema), würde man folgende Befehle verwenden:
root #mkfs.vfat -F 32 /dev/sda2root #mkfs.ext4 /dev/sda4Bei der Verwendung von ext4 auf kleinen Partitionen (kleiner als 8 GiB), sollte das Dateisystem mit den passenden Optionen erstellt werden, um genügend Inodes zu reservieren. Dies kann mit einer der folgenden Anweisungen erfolgen:
root #mkfs.ext4 -T small /dev/<device>Dies vervierfacht die Zahl der Inodes für ein angegebenes Dateisystem in der Regel, da es dessen "bytes-per-inode" (Bytes pro Inode) von 16 kB auf 4 kB pro Inode reduziert.
Erzeugen Sie nun die Dateisysteme auf den zuvor erzeugten Partitionen (oder logischen Laufwerken).
Aktivieren der Swap-Partition
mkswap ist der Befehl der verwendet wird um Swap-Partitionen zu initialisieren:
root #mkswap /dev/sda3Zur Aktivierung der Swap-Partition verwenden Sie swapon:
root #swapon /dev/sda3Erzeugen und aktivieren Sie jetzt die Swap-Partition mit den oben genannten Befehlen.
Einhängen der Root-Partition
Anwender, die ein Nicht-Gentoo Installationsmedium verwenden, müssen mit folgendem Befehl einen Mount-Point erzeugen:
root #mkdir --parents /mnt/gentooNachdem die Partitionen initialisiert wurden und ein Dateisystem beinhalten, ist es an der Zeit, diese einzuhängen. Verwenden Sie den Befehl mount, aber vergessen Sie nicht die notwendigen Einhänge-Verzeichnisse für jede Partition zu erzeugen. Als Beispiel hängen wir die Root-Partition ein:
root #mount /dev/sda4 /mnt/gentooWenn sich /tmp/ auf einer separaten Partition befinden muss, ändern Sie die Berechtigungen nach dem Einhängen:
root #chmod 1777 /mnt/gentoo/tmpIn der Anleitung wird später das Dateisystem proc (eine virtuelle Schnittstelle zum Kernel) zusammen mit anderen Kernel Pseudo-Dateisystemen eingehängt. Zunächst installieren wir jedoch die Gentoo Installationsdateien.