Handbook:HPPA/Installation/Disks
Введение в блочные устройства
Блочные устройства
Теперь взглянем на аспекты работы Gentoo Linux и Linux в общем, связанные с дисковой подсистемой, включая блочные устройства, разделы и файловые системы Linux. Как только основные понятия о дисках и файловых системах будут изучены, можно будет приступать к созданию разделов и файловых систем для установки.
Для начала, рассмотрим блочные устройства. Устройства SCSI и Serial ATA обозначаются как /dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc и так далее. На более современных компьютерах твердотельные накопители NVMe на базе PCI Express имеют дескриптор вида /dev/nvme0n1, /dev/nvme0n2 и так далее.
Следующая таблица поможет определить необходимый тип блочного устройства в системе:
| Тип устройства | Дескриптор устройства по умолчанию | Примечания и полезные сведения |
|---|---|---|
| NVM Express (NVMe) | /dev/nvme0n1 | Передовая на данный момент технология твердотельных накопителей. Устройства NVMe подключаются к шине PCI Express и обладают наиболее быстрой скоростью передачи блочных данных, доступной на рынке. Системы образца 2014 года и новее могут иметь поддержку устройств NVMe. |
| SATA, SAS, SCSI или USB flash | /dev/sda | Данный тип устройств стал доступным примерно с 2007 года и встречается до сих пор, являясь, пожалуй, самым используемым типом в Linux. Устройства могут подключаться через шины SATA, SCSI или USB в виде устройства блочного хранилища. |
| MMC, eMMC и SD | /dev/mmcblk0 | Устройства embedded MMC, SD-карты и другие типы карт памяти могут использоваться для хранения данных. Однако не все системы могут позволить загружаться с данного типа устройств. Не рекомендуется использовать данные устройства для установки Linux; лучше используйте их по прямому назначению — для переноса файлов. Также их можно использовать для кратковременного резервного копирования. |
| IDE/PATA | /dev/hda | Так старые драйверы ядра Linux отображают диски IDE/Parallel ATA, подключённые к шине IDE. Строго говоря, подобный тип устройств постепенно исчезает из компьютеров с 2003 года, когда компьютерная индустрия переключилась на SATA. Большинство систем с одним контроллером IDE могут поддерживать до четырёх устройств (hda-hdd) Альтернативное именование для этих устаревших интерфейсов включают в себя Extended IDE (EIDE) и Ultra ATA (UATA). |
Данные блочные устройства представляют абстрактный интерфейс к диску. Пользовательские приложения могут использовать их для взаимодействия с диском, не заботясь о том, какой это диск — SATA, SCSI или какой-либо ещё. Программа просто адресует пространство на диске как совокупность следующих друг за другом 4096-байтных (4K) блоков с произвольным доступом.
Разделы и слайсы
Не смотря на то, что теоретически возможно использовать весь диск для размещения вашей Linux системы, этого почти никогда не случается на практике. Вместо этого все большое блочное устройство (диск) разбивается на меньшие, более удобные для обращения, блочные устройства. Для большинства систем они называются разделами. Другие архитектуры используют похожую технологию, называемую слайсы.
Разработка схемы разделов
Сколько разделов и насколько больших?
Расположение разделов на диске очень сильно зависит от потребностей системы. Если в ней будет много пользователей, рекомендуется разместить /home в виде отдельного раздела, что улучшит безопасность и значительно упростит резервное копирование (а также другие операции сопровождения). Если Gentoo устанавливается для использования в роли почтового сервера, следует отделить /var, так как вся почта хранится в каталоге /var. Для игровых серверов потребуется отдельный раздел /opt, так как большинство игровых серверов устанавливается туда. Причины выделения те же, что и для каталога /home: безопасность, резервное копирование и сопровождение.
В большинстве случаев /usr и /var должны быть достаточно большого размера. В /usr хранится большинство приложений, доступных системе, а также исходные коды ядра Linux (в каталоге /usr/src). По умолчанию в /var хранится репозиторий пакетов Gentoo (расположенный в /var/db/repos/gentoo), который, в зависимости от файловой системы, займёт около 650 МиБ дискового пространства. Оценка этого пространства не включает каталоги /var/cache/distfiles и /var/cache/binpkgs, в которых будут скапливаться архивы исходных кодов и (не обязательно) двоичных пакетов, которые будут формироваться в самой системе.
Сколько именно и какого объёма разделов нужно системе — всё зависит от сочетания различных факторов, которые необходимо принимать во внимание. Наличие отдельных разделов или томов имеет следующие плюсы:
- Можно выбрать наиболее подходящую файловую систему для каждого раздела или тома.
- Свободное место во всей системе не закончится внезапно из-за того, что одна-единственная сбойная программа постоянно записывает файлы в раздел или том.
- Необходимая проверка файловых систем будет занимать меньше времени, так как проверка разных разделов может выполняться параллельно (еще больший выигрыш времени дает использование нескольких физических дисков).
- Можно повысить безопасность системы, монтируя часть разделов в режиме только для чтения,
nosuid(игнорируется бит setuid),noexec(игнорируется бит исполнения) и так далее.
Однако у множества разделов также есть недостатки:
- Если они не настроены правильно, может получиться так, что будет огромное количество свободного места на одном разделе и нехватка на другом.
- Другой проблемой является то, что отдельные разделы, особенно для важных точек монтирования, например /usr/ или /var/, часто требуют загрузки initramfs, чтобы смонтировать разделы прежде, чем запустятся другие загрузочные сценарии. Это не всегда является проблемой, так что результаты могут быть разные.
- Также существует лимит в 15 разделов для SCSI и SATA, если только на диске не используются метки GPT.
Что по поводу пространства подкачки?
Не существует идеального значения для раздела подкачки. Целью пространства подкачки является предоставление дискового пространства ядру в условиях активного использования оперативной памяти. Пространство подкачки позволяет ядру переносить на диск страницы памяти, которые не будут использоваться в ближайшее время, освобождая память (swap или page-out). Конечно, если эта память вдруг неожиданно понадобится, эти страницы должны быть помещены обратно в память (page-in), что займет некоторое время (так как диски — это очень медленные устройства по сравнению с оперативной памятью).
Если на системе не требуется запускать приложения, требовательные к памяти, либо изначально доступно очень много памяти, то, скорее всего, необходимости в пространстве подкачки нет. Однако раздел подкачки также используется для сохранения всей памяти в случае перехода системы в спящий режим. Если планируется использовать этот режим, то нужно пространство подкачки, хотя бы равное количеству оперативной памяти, которое есть в системе.
Использование fdisk в HPPA
Используйте fdisk для создания необходимых разделов:
root #fdisk /dev/sdaКомпьютеры HPPA используют стандартные таблицы разделов DOS. Чтобы создать новую таблицу, нажмите клавишу o.
Command (m for help):oBuilding a new DOS disklabel.
Для PALO (начальный загрузчик HPPA) для работы необходим специальный раздел. Для этого вам необходимо создать в начале диска раздел размером не меньше 16 МБ. Тип раздела должен быть f0 (Linux/PA-RISC boot).
Если вы проигнорируете это и продолжите без специального раздела PALO, то в конечном итоге ваша система откажется загружаться. Кроме того, если ваш диск больше 2 Гб, проверьте, что загрузочный раздел находится в первых 2 Гб диска. Иначе PALO не сможет прочитать ядро за пределами 2 Гб.
/etc/fstabПростая схема разделов по умолчанию/dev/sda2 /boot ext2 noauto,noatime 1 1 /dev/sda3 none swap sw 0 0 /dev/sda4 / ext4 noatime 0 0
В fdisk, такая разбивка по разделам выглядит примерно так:
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
Создание файловых систем
Введение
Теперь, когда разделы созданы, пора разместить на них файловые системы. В следующем разделе описаны различные поддерживаемые в Linux файловые системы. Те из читателей, кто уже знает, какую файловую систему будет использовать, могут продолжить с раздела Создание файловой системы. Другим стоит продолжить чтение, чтобы узнать о доступных вариантах…
Файловые системы
Linux поддерживает несколько десятков файловых систем, хотя для большинства из них необходимы достаточно веские причины их использовать. Лишь только некоторые из них можно считать стабильными на архитектуре hppa. Рекомендуется прочитать информацию о файловых системах и об их состоянии поддержки перед тем, как останавливать свой выбор на экспериментальных.
- btrfs
- Файловая система следующего поколения, обеспечивающая множество дополнительных функций, таких как мгновенные снимки, самовосстановление с помощью контрольных сумм, поддержка прозрачного сжатия, субтомов и интегрированный RAID. Ядра старше ветки 5.4 не обеспечивают безопасную работу btrfs, так как исправления наиболее серьёзных проблем стабильности появились только в более поздних ветках долговременной поддержки ядра. Ошибки с повреждением файловой системы довольно часты для старых версий ядра, особенно небезопасны и нестабильны версии старше 4.4. Повреждения файловой системы для ядер старше 5.4 обычно характерны при включении сжатия. RAID 5/6 и quota groups небезопасны для всех версий btrfs. Более того, btrfs может неявным образом нарушить работу с файловыми операциями с ошибкой ENOSPC (при этом df сообщает, что свободное место есть) из-за внутренней фрагментации (свободное место высчитывается из расчёта DATA + SYSTEM участков, но при этом этом не учитывается в участках METADATA). Также, единственная ссылка 4K на экстент 128M внутри btrfs может отображать свободное место, которое недоступно для использования. Всё это приводит к тому, что btrfs возвращает ENOSPC, а df говорит, что есть свободное пространство. Установка sys-fs/btrfsmaintenance и конфигурация сценариев на периодический запуск поможет сократить количество проблем с ENOSPC путём ребалансировки btrfs, но не устранит их окончательно. Некоторые системы могут никогда не получить ошибку ENOSPC, когда как другие будут встречать её часто. Если риск получения ошибки ENOSPC недопустим, следует использовать другую файловую систему. При использовании btrfs убедитесь, что не собираетесь использовать конфигурацию, которая известна своей нестабильностью. За исключением проблемы ENOSPC, информация о существующих проблемах btrfs в последних ветках ядра доступна на вики-странице состояния btrfs.
- ext2
- Это проверенная и надежная файловая система Linux, но она не обладает средствами журналирования метаданных, что означает, что проверка файловой системы ext2 при запуске может занимать довольно много времени. Существует достаточно широкий выбор журналируемых файловых систем нового поколения, целостность которых может быть проверена очень быстро, что является преимуществом перед нежурналируемыми системами. Журналирование файловой системы позволяет избежать долгих задержек при загрузке системы, а также избежать её нестабильного состояния.
- ext3
- Журналируемая версия файловой системы ext2, обеспечивающая журналирования метаданных для быстрого восстановления в дополнение к другим режимам журналирования, таким как журналирование всех данных и упорядоченных данных. В данной ФС используются индексы на базе деревьев хешей, что в большинстве случаев обеспечивает высокую производительность. Вкратце, ext3 — это очень хорошая и надёжная файловая система.
- ext4
- Изначально созданная как ответвление от ext3, ext4 реализует новые возможности, повышение производительности и устранение ограничений на размер раздела на диске ценой незначительного изменения формата данных на диске. Она может быть размером до 1 ЭБ, а максимальный размер файла может составлять 16 ТБ. Вместо классического ext2/3 блочного распределения ext4 использует экстенты, которые улучшают производительность при работе с большими файлами и уменьшают фрагментацию. Ext4 также обеспечивает более сложные алгоритмы распределения блоков (отложенное распределение и мультиблочное распределение), дающие драйверу файловой системы больше возможностей по оптимизации размещения данных на диске. Ext4 рекомендуется как универсальная файловая система для всех платформ.
- f2fs
- Файловая система (Flash-Friendly File System) была создана Samsung для использования на NAND-накопителях. По состоянию на 2 квартал 2016 года файловая система считается не завершенной, но она может быть достойным выбором при установке на microSD карту, USB-накопитель или другие накопители.
- JFS
- Высокопроизводительная журналируемая файловая система от IBM. JFS — это легкая, быстрая и надежная файловая система, основанная на двоичных деревьях с хорошей производительностью в различных условиях.
- ReiserFS
- Основанная на двоичных деревьях журналируемая файловая система с хорошей общей производительностью, особенно при работе с множеством мелких файлов ценой чутью больших затрат центрального процессора. ReiserFS версии 3 включена в ядро Linux, однако не рекомендуется использовать её для первичной установки системы Gentoo. Существуют более новые версии ReiserFS, но для своей работы они требуют дополнительных патчей ядра.
- XFS
- Файловая система с журналированием метаданных, которая поставляется с мощным набором функций и оптимизирована для масштабируемости. XFS менее снисходительно относится к различным аппаратным проблемам, однако непрерывно обновляется, обрастая новым возможностями.
- VFAT
- Так же известна как FAT32, поддерживается Linux, но не имеет поддержку стандартных файловых разрешений UNIX. В основном используется для взаимодействия с другими операционными системами (в основном Microsoft Windows и Apple OSX), но также необходима при использовании некоторых системных прошивок загрузчика (например, UEFI).
- NTFS
- New Technology Filesystem является основной файловой системой для Microsoft Windows начиная с NT 3.5. Как и vfat, она не сохраняет настройки UNIX разрешений и расширенные атрибуты, необходимые для нормальной работы BSD или Linux, поэтому её не следует использоваться в качестве корневой файловой системы. Её необходимо использовать только для взаимодействия с системами Microsoft Windows (обратите внимание на акцент слова только).
Создание файловой системы
Для создания файловых систем на разделе или томе существуют пользовательские утилиты для каждого возможного типа файловой системы. Нажмите на имя файловой системы в таблице ниже для получения дополнительной информации о каждой файловой системе:
| Файловая система | Команда для создания | Есть на минимальном CD? | Пакет |
|---|---|---|---|
| btrfs | mkfs.btrfs | Да | sys-fs/btrfs-progs |
| ext2 | mkfs.ext2 | Да | sys-fs/e2fsprogs |
| ext3 | mkfs.ext3 | Да | sys-fs/e2fsprogs |
| ext4 | mkfs.ext4 | Да | sys-fs/e2fsprogs |
| f2fs | mkfs.f2fs | Да | sys-fs/f2fs-tools |
| jfs | mkfs.jfs | Да | sys-fs/jfsutils |
| reiserfs | mkfs.reiserfs | Да | sys-fs/reiserfsprogs |
| xfs | mkfs.xfs | Да | sys-fs/xfsprogs |
| vfat | mkfs.vfat | Да | sys-fs/dosfstools |
| NTFS | mkfs.ntfs | Да | sys-fs/ntfs3g |
Например, чтобы создать загрузочный раздел (/dev/sda2) в ext2 и корневой раздел (/dev/sda4) в ext4 при использовании структуры разделов из примера, используются следующие команды:
root #mkfs.ext2 /dev/sda2root #mkfs.ext4 /dev/sda4При использовании ext2, ext3 или ext4 на малых разделах (менее 8 ГиБ) файловая система должна быть создана с особыми параметрами для резервирования достаточного количества индексных дескрипторов (inodes). Приложение mke2fs (mkfs.ext2) использует настройки «bytes-per-inode» для вычисления количества необходимых дескрипторов. На небольших разделах рекомендуется увеличивать расчётное количество дескрипторов.
root #mkfs.ext2 -T small /dev/<device>root #mkfs.ext3 -T small /dev/<device>root #mkfs.ext4 -T small /dev/<device>Данные команды учетверяют количество индексных дескрипторов для такой ФС, так как «bytes-per-inode» уменьшает количество байт на каждый дескриптор с 16 кб до 4 кб. Это соотношение может быть изменено в любую сторону с помощью команды:
Теперь создайте файловые системы на только что созданных томах (или логических разделах).
Активация раздела подкачки
Для инициализации разделов подкачки используется команда mkswap:
root #mkswap /dev/sda3Чтобы активировать раздел подкачки, используйте swapon:
root #swapon /dev/sda3Создайте и активируйте раздел подкачки командами выше.
Монтирование корневого раздела
Теперь, когда созданы разделы и размещённые на них файловые системы, настало время их смонтировать. Используйте команду mount, только не забудьте предварительно создать каталоги для монтирования каждого созданного раздела. В качестве примера мы смонтируем корневой раздела:
root #mount /dev/sda4 /mnt/gentooЕсли /tmp/ находится на отдельном разделе, не забудьте после монтирования изменить права доступа:
root #chmod 1777 /mnt/gentoo/tmpПозже в инструкции будут смонтированы файловая система proc (виртуальный интерфейс к ядру) и другие псевдофайловые системы ядра. Но сначала мы установим установочные файлы Gentoo.