ハンドブック:HPPA/インストール/ディスク
ブロックデバイスの概要
ブロックデバイス
Gentoo Linuxの、そしてLinux一般の、ブロックデバイス、パーティション、Linuxファイルシステムを含めた、ディスクやファイルシステム中心の考え方について詳しく見てみましょう。ディスクの入出力とファイルシステムについて理解することで、インストールのためのパーティションとファイルシステムを構築できるようになります。
まずはブロックデバイスについて見ていきます。SCSIドライブやシリアルATAドライブは両方とも/dev/sdaや/dev/sdb、/dev/sdcなどのようなデバイスハンドルとしてラベル付されます。更にモダンなマシンでは、PCI ExpressベースのNVMeソリッドステートディスクは、/dev/nvme0n1、/dev/nvme0n2などのようなデバイスハンドルを持ちます。
下の表は、各種のブロックデバイスがシステム上のどこにあるかを判断するのに役立つでしょう:
| デバイスの種類 | デフォルトのデバイスハンドル | 編集者メモと、考慮すべき点 |
|---|---|---|
| IDE、SATA、SAS、SCSI、または USB フラッシュメモリ | /dev/sda | 2007 年頃から現在までに製造されたハードウェアで見られます。このデバイスハンドルはおそらく Linux 上でもっともよく使用されているものでしょう。この種のデバイスは SATA バス、SCSI、USB バスを介してブロックストレージとして接続されます。例えば、最初の SATA デバイス上の最初のパーティションは /dev/sda1 という名前になります。 |
| NVM Express (NVMe) | /dev/nvme0n1 | ソリッドステートテクノロジとして最新の NVMe ドライブは PCI Express バスに接続され、一般市場でもっとも高速な転送速度を持っています。2014 年頃以降のシステムは NVMe ハードウェアのサポートを備えているかもしれません。最初の NVMe デバイスの最初のパーティションは /dev/nvme0n1p1 という名前になります。 |
| MMC、eMMC、および SD カード | /dev/mmcblk0 | embedded MMC デバイス、SD カード、そして他の種類のメモリーカードはデータ用のストレージとして有用です。つまり、多くのシステムはこれらの種類のデバイスからのブートを許可していないかもしれません。これらのデバイスに Linux をインストールして常用するのはおすすめできません。それらの典型的な設計意図である、ファイルの交換用に使うものと考えてください。この種のストレージは短期的なファイルバックアップまたはスナップショットとして使用すると便利かもしれません。 |
上のブロックデバイスは、ディスクへの抽象的なインターフェースを表しています。ユーザープログラムはこれらのブロックデバイスを用いて、デバイスが SATA、SCSI、もしくは他のものであるかどうかを心配することなしにディスクと通信することができます。プログラムは容易にディスク上の記憶領域を、ランダムアクセスできる 4096 バイト (4K) ごとの連続領域としてアドレッシングできます。
パーティションとスライス
理論的にはディスク全体をLinuxシステムに使用することが出来ますが、実際にはほとんど行われません。その代わりに、ディスクブロックデバイス全体を小さく、より扱いやすいブロックデバイスに分割します。ほとんどのシステムでは、これはパーティションと呼ばれます。スライスと呼ばれる、似た技術を使用するアーキテクチャも存在します。
パーティション構成の設計
パーティション数とサイズ
ディスクのパーティションレイアウトの設計は、システムに対する要求と、デバイスに適用されるファイルシステムに大きく依存します。多数のユーザがいる場合、セキュリティを向上し、バックアップの作成とその他のメンテナンスを容易にするために、/home を分離されたパーティションに配置することが推奨されます。もし メールサーバとして動作する場合は、/var を分離されたパーティションとし、すべてのメールを /var ディレクトリに保存すべきでしょう。ゲームサーバでは、ほとんどのゲームサーバソフトウェアは /opt にインストールされるので、/opt を分離されたパーティションとすることができます。これらが推奨される理由は最初の /home ディレクトリと同様で、セキュリティ、バックアップ、そしてメンテナンスです。
Gentoo では多くの場合、/usr と /var は相対的に大きい容量を確保すべきです。/usr にはシステム上で利用可能なアプリケーションの大部分と、Linux カーネルソース (/usr/src 配下) が配置されます。デフォルトでは、/var には Gentoo ebuild リポジトリが (/var/db/repos/gentoo 配下に) 配置され、ファイルシステム依存ではあるものの通常 650 MiB ほどのディスク容量を消費します。この推定容量には /var/cache/distfiles と /var/cache/binpkgs ディレクトリは含まれていません。これらはそれぞれ、ソースファイルとバイナリパッケージ (使用している場合) を格納するディレクトリで、システムに追加すればするほど大きくなっていきます。
適切なパーティションの数とサイズは、システムを取り巻く環境と、トレードオフを考慮することで大きく変わります。パーティションやボリュームを分離することには下記の利点があります:
- それぞれのパーティションまたはボリュームに対して、最も性能が高いファイルシステムを選択できます
- ゾンビプロセスがパーティションまたはボリュームに継続的に書き込みをした場合でも、システム全体の空き領域を使い切ることはありません
- 必要ならば、複数のチェックを並行して実行することで、ファイルシステムチェックの時間を短縮できます (複数のパーティションよりも複数のディスクの方が効果を実感できます)
- リードのみ、
nosuid(setuidビット無効)、noexec(実行ビット無効)等のマウントオプションによって、セキュリティが向上します
しかし、複数パーティションにはデメリットもあります:
- もし適切に設定されていないと、あるパーティションが空き領域をたくさん持ち、別のパーティションにはまったく空き領域がなくなるといったことが起こり得ます。
- /usr/ を独立したパーティションにすると、他のブートスクリプトが動作する前にパーティションをマウントするために、initramfs を使ってブートする必要があるかもしれません。initramfs の生成と保守はこのハンドブックのスコープの範囲外ですので、慣れていない方が /usr を独立したパーティションとすることは推奨しません。
- SCSI や SATA では仕様上の制約により、GPT ラベルを使用しない限りは 15 個までしかパーティションを作れません。
サービスおよび init システムとして systemd を使うつもりのインストールでは、/usr ディレクトリはルートファイルシステムの一部とするか、または initramfs によりマウントされるようにして、ブート時に利用できるようにしなくてはなりません。
スワップ領域について
| RAM サイズ | サスペンド対応時 | ハイバネーション対応時 |
|---|---|---|
| 2 GB 以下 | 2 * RAM | 3 * RAM |
| 2 から 8 GB | RAM 容量 | 2 * RAM |
| 8 から 64 GB | 最小 8 GB、最大 16 GB | 1.5 * RAM |
| 64 GB 以上 | 最小 8 GB | ハイバネーションは推奨されません! 非常に大きな容量のメモリを持つシステムでは、ハイバネーションは推奨されません。可能ではありますが、正しくハイバネーションするためには、メモリの内容全体をディスクに書き込まなくてはなりません。数十 GB (またはそれ以上!) のデータをディスクに書き出すのには、回転式ディスクを使用する場合は特に、非常に長い時間がかかることがあります。この状況ではサスペンドするのが最善です。 |
スワップ領域のサイズについて完璧な値というものはありません。スワップ領域の目的は、メインメモリ（RAM）が逼迫した際、カーネルにディスク領域を提供するためにあります。スワップ領域があれば、カーネルは最近最も使われていないメモリページをディスクに書き出し（スワップもしくはページアウト）、現在のタスクのために RAM 上に置かれたメモリを開放します。もちろん、もしディスクにスワップされたページが急に必要になった場合は、これらのページはメモリに戻す（ページイン）必要があります。これには、RAM から読み込むより相当長い時間がかかります（メインメモリと比較してディスクはとても遅いためです）。
システムがメモリを大量に消費するアプリケーションを実行しないとき、またシステムが多くの RAM を持っているときは、それほど大きいスワップ領域は必要ではありません。しかし、ハイバネーションの際に、スワップ領域はメモリの内容すべてを保存するために使われる（サーバシステムよりも、デスクトップやラップトップシステムでよくあることです）ことに留意してください。システムにハイバネーションのサポートが必要な場合は、メモリの全体量以上のサイズのスワップ領域が必要です。
RAM 容量が 4GB より少ない場合の一般的なルールとして、スワップ領域のサイズは内部メモリ (RAM) の 2 倍であることが推奨されます。複数のハードディスクを備えるシステムでは、並列して読み込み/書き込み操作が行えるように、それぞれのディスクに 1 つずつスワップパーティションを作成するのが賢い方法です。スワップ空間内のデータにアクセスしなくてはならないときに、ディスクがより高速にスワップできるほど、システムもより高速に動作するでしょう。回転式ディスクとソリッドステートディスクを比較すると、ソリッドステートハードウェア上にスワップを置いたほうが高いパフォーマンスが発揮できます。
スワップパーティションの代わりに、スワップファイルを使用することができることも特筆に値します。これは主にディスク容量が非常に限られたシステムで役に立つものです。
HPPA での fdisk の使用
必要なパーティションを作成するのにfdiskを使用してください：
root #fdisk /dev/sdaHPPAのマシンは、PC標準のDOSパーティションテーブルを使用します。新しいDOSパーティションテーブルを作成するために、oキーを押してください。
Command (m for help):oBuilding a new DOS disklabel.
PALO (HPPA のブートローダ) は、動作するために特別なパーティションを必要とします。PALO 用に、ディスクの先頭に最低 16 MB のパーティションを作成する必要があります。パーティションの種類は f0 (Linux/PA-RISC boot) でなければなりません。PALO パーティションを /boot として使用することも可能です。
もしこれを忘れ、特別なPALOパーティションなしでインストールが進んでしまうと、結局システムは再スタートに失敗するでしょう。また、もしディスクが2GB以上ある場合、ブートパーティションは確実にディスクの最初の2GB以内に収めてください。PALOは2GB以降のカーネルを読み込むことが出来ません。
/etc/fstab単純でデフォルトのパーティション設計/dev/sda2 /boot ext2 noauto,noatime 1 1
/dev/sda3 none swap sw 0 0
/dev/sda4 / ext4 noatime 0 0
fdiskでは、このようなパーティションレイアウトなら以下のような出力になるでしょう：
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
ファイルシステムを作成する
SSD または NVMe ドライブを使用する場合は、ファームウェアアップグレードがあるかどうか確認するのが賢明です。特に一部の Intel SSDs (600p および 6000p) は、XFS の I/O 使用量パターンによって誘発されるデータ破損の可能性のためのファームウェアアップグレードが必要です。この問題はファームウェアレベルのもので、XFS ファイルシステムの欠陥ではありません。smartctl ユーティリティはデバイスのモデルとファームウェアバージョンを確認するのに役立ちます。
はじめに
パーティションが作成できたら、その上にファイルシステムを作成します。次の節ではLinuxがサポートする各種ファイルシステムを紹介します。どのファイルシステムを使うかをすでに決めているなら、パーティションにファイルシステムを適用するへ進みましょう。そうでなければ、次の節を読んで利用可能なファイルシステムについて知るのがよいでしょう。
ファイルシステム
Linux は多くのファイルシステムをサポートしていますが、それらの多くは特定の目的をもって配備するのが賢明なものです。特定のファイルシステムのみが hppa アーキテクチャ上で安定して動作するとされています - 重要なパーティションに実験的なファイルシステムを選択するときは、事前にファイルシステムのサポート状況を十分に知っておくことを推奨します。XFS はすべてのプラットフォームで、すべての目的で推奨されるファイルシステムです。以下は、網羅的ではないリストです:
- XFS
- メタデータジャーナリングのあるファイルシステムで、堅牢な機能セットを持ち、スケーラビリティに最適化されています。新しい機能を取り入れながら継続的にアップグレードされ続けています。唯一の欠点は、現在対応中ではあるものの、 XFS パーティションはまだ縮小できないという点です。XFS の特筆すべき点として reflink とコピーオンライト (CoW) に対応しており、これは Gentoo システム上ではユーザが実施するコンパイル量の多さから特に有用です。XFS は全目的、全プラットフォームで利用できる、おすすめの現代的なファイルシステムです。パーティションは少なくとも 300MB ある必要があります。
- ext4
- ext4 は reflink などの現代的な機能を欠いてはいるものの、信頼性があり、全目的、全プラットフォームで使用できるファイルシステムです。
- VFAT
- 別名 FAT32。Linux でサポートされていますが、標準的な UNIX パーミッションの設定をサポートしていません。ほとんど、他の OS (Microsoft Windows または Apple macOS) との相互運用性/交換のために使われていますが、いくつかのシステムブートローダーファームウェア (たとえば UEFI) でも必要になります。UEFI システムを使用している場合は、システムをブートするためには VFAT でフォーマットされた EFI システムパーティションが必要になるでしょう。
- btrfs
- 次世代のファイルシステムです。スナップショット、チェックサムによる自己修復、透過的圧縮、サブボリューム、RAID の統合などの先進的な機能を提供します。RAID 5/6 とクオータグループは、btrfs のすべてのバージョンで安全ではありません。
- F2FS
- Flash-Friendly File System はもともと、Samsung によって NAND フラッシュメモリで利用するために作られました。Gentoo を microSD カードや USB スティックや他のフラッシュベースの記憶装置にインストールする際にはすばらしい選択でしょう。
- NTFS
- この "New Technology" ファイルシステムは、Windows NT 3.1 以降の Microsoft Windows のフラッグシップファイルシステムです。VFAT と同様、BSD や Linux が正しく動作するために必要な UNIX パーミッション設定や拡張属性を保持しないため、ほとんどの場合ルートファイルシステムとして使うべきではありません。Microsoft Windows とデータ交換の相互運用のためにのみ使うべきです (のみの強調に注意してください)。
- ZFS 重要: ZFS プールは admincd および LiveGUI ISO でのみ作成することができます。さらなる情報については ZFS/rootfs を参照してください。
- Matthew Ahrens と Jeff Bonwick によって作成された次世代のファイルシステム。いくつかのキーとなる理想に基づいて設計されました: ストレージの管理はシンプルであるべき、冗長性はファイルシステムによって処理されるべき、ファイルシステムは修復のためにオフラインにされるべきではない、コードをリリースする前に最悪のシナリオを自動的にシミュレーションすることは重要である、そしてデータの整合性は最優先である。
ファイルシステムについてのより広範な情報は、コミュニティによって維持されているファイルシステムの記事で見つけることができます。
パーティションにファイルシステムを適用する
再起動する前に、選択したファイルシステムに関連するユーザ空間ユーティリティを emerge しておいてください。インストールプロセスの終わりのあたりでまた、そうするように再通知します。
パーティションまたはボリュームの上にファイルシステムを作成するには、ファイルシステムごとに異なるユーザースペースのユーティリティが利用可能です。下表でファイルシステムの名前をクリックすると、それぞれに追加の情報が得られます：
| ファイルシステム | 作成コマンド | live 環境内にある？ | パッケージ |
|---|---|---|---|
| XFS | mkfs.xfs | はい | sys-fs/xfsprogs |
| ext4 | mkfs.ext4 | はい | sys-fs/e2fsprogs |
| VFAT (FAT32, ...) | mkfs.vfat | はい | sys-fs/dosfstools |
| btrfs | mkfs.btrfs | はい | sys-fs/btrfs-progs |
| F2FS | mkfs.f2fs | はい | sys-fs/f2fs-tools |
| NTFS | mkfs.ntfs | はい | sys-fs/ntfs3g |
| ZFS | zpool create ... | いいえ | sys-fs/zfs |
ハンドブックではインストールプロセスの一部として新しいパーティションを使用することを推奨しますが、重要なこととして、mkfs コマンドを実行すると、パーティションに含まれるすべてのデータは消去されることに注意してください。必要な場合は、新しいファイルシステムを作成する前に、中に存在する任意のデータが適切にバックアップされていることを確認してください。
例えば、パーティション構造例の通りに、ルートパーティション (/dev/sda4) を xfs として設定するには、次のコマンドが使えます:
root #mkfs.xfs /dev/sda4
レガシー BIOS ブートパーティションのファイルシステム
MBR/DOS ディスクラベルを持ち、レガシー BIOS を利用してブートするシステムは、ブートローダがサポートする任意のファイルシステムフォーマットを使用することができます。
例えば、XFS でフォーマットするには:
root #mkfs.xfs /dev/sda2小さな ext4 パーティション
ext4 ファイルシステムを (8 GiB 未満の) 小さいパーティションに使用する場合は、十分な inode 数を確保できるように適切なオプションを指定してファイルシステムを作成するべきです。これは -T small オプションを使用して指定することができます:
root #mkfs.ext4 -T small /dev/<device>こうすることで「inode あたりのバイト数」が 16kB から 4kB に減るので、ファイルシステムに 4 倍の inode 数を確保できます。
スワップパーティションを有効にする
mkswapはスワップパーティションを初期化するために使われるコマンドです：
root #mkswap /dev/sda3以前に開始したインストール手順を完了しなかった場合は、ハンドブックのこの時点からインストールを再開することができます。このリンクを permalink として使用してください: インストールの再開はここから。
スワップパーティションを有効化するには、swaponを使います：
root #swapon /dev/sda3この「有効化」の手順は、このスワップパーティションが live 環境内に新しく作成されたという理由から必要になっているものです。システムのリブート後は、スワップパーティションが fstab またはその他のマウント機構で適切に定義されている限り、スワップ領域は自動的に有効化されるでしょう。
ルートパーティションのマウント
一部の live 環境は、Gentoo のルートパーティションのために提案されているマウントポイント (/mnt/gentoo) や、パーティショニングの節で作成された追加のパーティションのためのマウントポイントを持たないかもしれません:
root #mkdir --parents /mnt/gentoo以前の手順で作成した追加の (カスタムの) パーティションがあれば、mkdir コマンドを使用して、追加で必要なマウントポイントの作成を続けてください。
マウントポイントが作成できたら、mount コマンドで、パーティションにアクセスできるようにしましょう。
ルートパーティションをマウントしてください:
root #mount /dev/sda4 /mnt/gentoo
必要に応じて、mount コマンドを使用して、追加の (カスタムの) パーティションのマウントを続けてください。
もし/tmp/を別のパーティションに置く必要があるなら、マウントしたあと権限の変更を忘れずに行ってください:
root #chmod 1777 /mnt/gentoo/tmpこのあと解説の中で、proc ファイルシステム (仮想的なカーネルとのインターフェース) が、他のカーネル擬似ファイルシステムと同様にマウントされますが、まず最初は、Gentoo stage ファイルを展開する必要があります。