Manual:IA64/Instalação/Discos

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IA64 Manual
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Introdução aos dispositivos de bloco

Dispositivos de bloco

Vamos dar uma boa olhada nos aspectos relacionados a discos do Gentoo Linux e do Linux em geral, incluindo dispositivos de bloco, partições e sistemas de arquivos Linux. Uma vez que os meandros dos discos forem compreendidos, serão configurados as partições e sistemas de arquivos para a instalação do Gentoo Linux.

Para começar, vamos dar uma olhada nos dispositivos de bloco. As unidades SCSI e Serial ATA são rotuladas pelo sistema como: /dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc, etc. Em maquinas modernas, os discos rígidos NVMe baseados em PCI Express são identificados como /dev/nvme0n1, /dev/nvme0n2, etc.

A tabela abaixo ajudará os leitores a determinar onde encontrar um certo tipo de dispositivo de bloco no sistema:

Tipos de dispositivo Identificador de dispositivo padrão Notas do editor e considerações
SATA, SAS, SCSI, ou USB flash /dev/sda Encontrados em hardware por volta de 2007 até os dias atuais, esses dispositivos são geralmente identificados no Linux dessa forma. Esses tipos de dispositivos podem ser conectados pelas entradas SATA, SCSI, USB como armazenamento em bloco. Por exemplo, a primeira partição do primeiro dispositivo SATA device é chamada de /dev/sda1.
NVM Express (NVMe) /dev/nvme0n1 A mais recente tecnologia de disco rigido, NVMe drives são conectados via PCI Express bus e possuem a velocidade de transferência de blocos mais rápida do mercado. Sistemas por volta de 2014 e recentes possuem suporte para NVMe no hardware. A primeira partição no primeiro dispositivo NVMe é chamada de /dev/nvme0n1p1.
MMC, eMMC, e SD /dev/mmcblk0 Dispositivos embutidos MMC, cartões SD, e outros tipos de cartões de memória podem ser uteis para armazenar dados. Dito isso, muitos sistemas talvez não permitam iniciar a partir desses tipos de dispositivo. É sugerido que não se use esses dispositivos para iniciar uma instalação do Linux; em vez disso, considere usá-los com o objetivo de transferir arquivos, no qual eles foram projetados. Alternativamente, eles podem ser úteis para backups de curto prazo.

Os dispositivos de bloco acima representam uma interface abstrata para o disco. Programas de usuários podem usar esses dispositivos de bloco para interagir com o disco sem se preocupar se são SATA, SCSI, ou de outro tipo. O programa pode simplesmente endereçar o armazenamento do disco como um grupo de blocos de 4096-bytes (4K) contínuos e acessíveis aleatoriamente.


Partições

Apesar de ser teoricamente possível usar um disco inteiro para alojar um sistema Linux, isso quase nunca é feito na prática. Em vez disso, dispositivos de blocos inteiros são quebrados em dispositivos de blocos menores e mais gerenciáveis. Em sistemas IA64 são chamados de partições.

Sistemas Itanium usam EFI ("Extensible Firmware Interface" - Interface de Firmware Estensível) para dar boot. O formato da tabela de partição que o EFI entende é o GPT ("GUID Partition Table" - Tabela de Partição GUID). O programa de particionamento que entende GPT é chamado "parted", assim, essa é a ferramenta usada abaixo. Além disso, o EFI pode ler apenas sistemas de arquivo FAT, então esse é o formato usado para a partição de boot EFI, onde o kernel será instalado pelo "elilo".

Armazenamento avançado

Os CDs de instalação do IA64 provêm suporte ao LVM2. O LVM2 aumenta a flexibilidade oferecida pela configuração de particionamento. Durante as instruções de instalação, focaremos em partições "normais", mas mesmo assim é bom saber que o LVM2 também é suportado.

Criando um esquema de particionamento

Quantas partições e de que tamanho?

O número de partições é altamente dependente do ambiente. Por exemplo, se há muitos usuários, é aconselhável ter o /home/ separado pois isso aumenta a segurança e torna o backup mais fácil. Se o Gentoo estiver sendo instalado para ser um pequeno servidor de email, o /var/ deve ficar separado pois todos os emails armazenados ficam no /var/. Uma boa escolha do tipo do sistema de arquivos irá maximizar o desempenho. Servidores de jogos deverão ter o /opt/ separado já que a maioria dos servidores de jogos são instalados lá. A razão é similar ao do diretório /home/: segurança e backups. Na maioria das situações, o /usr/ deve ser grande: ele não apenas irá conter a maioria das aplicações como também armazena o repositório ebuild do Gentoo (por default localizado em /var/db/repos/gentoo) que sozinho ocupa cerca de 650 MiB. Essa estimativa de espaço em disco exclui ainda os diretórios packages/ e distfiles/ que são armazenados no diretório /var/cache/ por default.

In most situations on Gentoo, /usr and /var should be kept relatively large in size. /usr hosts the majority of applications available on the system and the Linux kernel sources (under /usr/src). By default, /var hosts the Gentoo ebuild repository (located at /var/db/repos/gentoo) which, depending on the file system, generally consumes around 650 MiB of disk space. This space estimate excludes the /var/cache/distfiles and /var/cache/binpkgs directories, which will gradually fill with source files and (optionally) binary packages respectively as they are added to the system.

Depende muito do que o administrador pretende fazer. Partições ou volumes separados tem as seguintes vantagens:

  • Escolha o sistema de arquivos de maior desempenho para cada partição ou volume.
  • O sistema todo não ficará sem espaço se uma aplicação problemática encher todo o espaço de uma partição ou volume.
  • Se necessário, a checagem do sistema de arquivos fica com o tempo reduzido, pois várias checagens podem ser feitas em paralelo (embora essa vantagem é maior com múltiplos discos do que com múltiplas partições).
  • A segurança pode ser aumentada montando algumas partições ou volumes como somente leitura, nosuid (bits setuid são ignorados), noexec (bits de execução são ignorados) etc.


Contudo, múltiplas partições tem desvantagens também. Se não configurado corretamente, o sistema pode ficar com muito espaço livre em uma partição e nenhum em outra. Outro percalço é que partições separadas - especialmente para pontos de montagem importantes como /usr/ ou /var/ - frequentemente requerem que o administrador inicialize o sistema com um initramfs para montar a partição antes que outros scripts de inicialização executem. Esse não é sempre o caso, então os resultados podem variar.

Há também o limite de 15 partições para SCSI e SATA, a menos que sejam utilizadas etiquetas GPT.

Note
If you intend to uses Systemd, /usr/ must be available on boot, either as part of the root filesystem or mounted via an initramfs.

E o espaço de swap?

Não existe um valor perfeito para a partição de swap. O propósito da partição de swap é prover armazenamento em disco ao kernel quando a memória interna (RAM) estiver acabando. Um espaço de swap permite ao kernel mover páginas de memória que provavelmente não serão necessárias tão logo para o disco (swap ou page-out), liberando memória. É claro que, se essa memória de repente for necessária, essas páginas precisam ser trazidas de volta para a memória (page-in) o que pode ser demorado (pois discos são muito lentos comparados com a memória interna).

Se o sistema não for executar aplicações que necessitem de muita memória ou se o sistema tiver uma grande quantidade de memória disponível, então provavelmente ele não vai precisar de muito espaço de swap. Porém, o espaço de swap é também usado para armazenar a memória inteira no caso de hibernação. Se o sistema for precisar de hibernação, então um espaço de swap maior será necessário, pelo menos do tamanho da memória RAM instalada no sistema.


Exemplos de esquema de partição não-default

Um exemplo de particionamento de um disco de 20GB é mostrado abaixo, usado em um laptop de demonstração (contendo servidor web, servidor de e-mail, gnome etc):

root #df -h
Filesystem    Type    Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda5     ext4    509M  132M  351M  28% /
/dev/sda2     ext4    5.0G  3.0G  1.8G  63% /home
/dev/sda7     ext4    7.9G  6.2G  1.3G  83% /usr
/dev/sda8     ext4   1011M  483M  477M  51% /opt
/dev/sda9     ext4    2.0G  607M  1.3G  32% /var
/dev/sda1     ext2     51M   17M   31M  36% /boot
/dev/sda6     swap    516M   12M  504M   2% <not mounted>
(Unpartitioned space for future usage: 2 GB)

O /usr/ está um tanto cheio (83% usado), mas uma vez todos os softwares instalados, o /usr/ não tende a crescer muito. Mesmo que alocar alguns gigabytes de espaço em disco para o /var/ possa parecer excessivo, lembre-se que o portage usa essa partição por default para a compilação dos pacotes. Para manter o /var/ em um tamanho razoável, tal como 1GB, altere a variável PORTAGE_TMPDIR em /etc/portage/make.conf para apontar para outra partição com espaço livre suficiente para compilar pacotes extremamente grandes tal como o LibreOffice.

Usando parted para particionar o disco

As partes seguintes explicam como criar o esquema de particionamento usado com o exemplo no restante destas instruções de instalação, a saber:

Partição Descrição
/dev/sda1 Partição de boot EFI
/dev/sda2 Partição de swap
/dev/sda3 Partição root

Altere o layout das partições de acordo com suas preferências pessoais.

Visualizando o layout de partições atual

parted é o editor de partições da GNU. Execute o parted no disco (no nosso exemplo usamos /dev/sda):

root #parted /dev/sda

Uma vez no parted, um sinal de pronto como o abaixo é mostrado:

(parted)

Neste ponto um dos comandos disponíveis é "help", para ver outros comandos disponíveis. Outro comando é "print", para mostrar a configuração atual das partições do disco.

(parted)print
Disk geometry for /dev/sda: 0.000-34732.890 megabytes
Disk label type: gpt
Minor    Start       End     Filesystem  Name                  Flags
1          0.017    203.938  fat32                             boot
2        203.938   4243.468  linux-swap
3       4243.469  34724.281  ext4

Essa configuração em particular é bem similar à recomendada acima. Note na segunda linha que o tipo da tabela de partição é GPT. Se for diferente o sistema ia64 não será capaz de dar boot por esse disco. Para explicar como as partições são criadas, vamos primeiro remover as partições e depois recriá-las.

Removendo todas as partições

Nota
Diferentemente do fdisk e de alguns outros programas de particionamento que postergam a aplicação das mudanças até que o comando de gravação seja dado, os comandos do parted são aplicados imediatamente. Assim, uma vez que as partições são criadas ou removidas, não há como desfazer as mudanças.

O modo fácil de remover todas as partições e começar do zero, o que garante que estaremos usando o tipo de partição correto, é criar uma nova tabela de partição usando o comando mklabel. O resultado é uma tabela de partição GPT vazia.

(parted) mklabelgpt
(parted) mklabelprint
Disk geometry for /dev/sda: 0.000-34732.890 megabytes
Disk label type: gpt
Minor    Start       End     Filesystem  Name                  Flags

Agora que a tabela de partições está vazia, estamos prontos para criar as partições. Usaremos um esquema de particionamento default como discutido anteriormente. Obviamente, não siga estas instruções ao pé da letra, mas ajuste às suas preferências pessoais.

Criando a partição de boot EFI

Primeiro crie uma pequena partição de boot EFI. É necessário que seja um sistema de arquivos FAT para que o firmware IA64 seja capaz de lê-la. Nosso exemplo cria com 32 MB, apropriada para armazenar os kernels e a configuração do elilo. É esperado que cada kernel IA64 tenha cerca de 5 MB, o que deixa essa configuração com algum espaço para crescer e fazer experimentos.

(parted)mkpart primary fat32 0 32
(parted)print
Disk geometry for /dev/sda: 0.000-34732.890 megabytes
Disk label type: gpt
Minor    Start       End     Filesystem  Name                  Flags
1          0.017     32.000  fat32

Criando a partição de swap

Vamos agora criar a partição de swap. O tamanho clássico para se criar a partição de swap era de duas vezes o tamanho da RAM do sistema. Em sistemas modernos com muita memória isso não é mais necessário. Para a maioria dos sistemas desktop uma partição de swap de 512 megabytes é suficiente. Para um servidor, considere criar uma partição maior de modo a antecipar as necessidades do servidor.

(parted)mkpart primary linux-swap 32 544
(parted)print
Disk geometry for /dev/sda: 0.000-34732.890 megabytes
Disk label type: gpt
Minor    Start       End     Filesystem  Name                  Flags
1          0.017     32.000  fat32
2         32.000    544.000

Criando a partição de root

Finalmente, crie a partição de root. Nossa configuração fará a partição de root ocupar o resto do disco. O sistema de arquivos default é o ext4, mas é possível também usar ext2, jfs, reiserfs ou xfs. O sistema de arquivos real não é criado neste passo, mas a tabela de partições contém uma indicação do tipo de sistema de arquivos de cada partição e é uma boa ideia fazer a tabela casar com nossas intenções.

(parted)mkpart primary ext4 544 34732.890
(parted)print
Disk geometry for /dev/sda: 0.000-34732.890 megabytes
Disk label type: gpt
Minor    Start       End     Filesystem  Name                  Flags
1          0.017     32.000  fat32
2         32.000    544.000
3        544.000  34732.874

Saindo do parted

Para sair do parted, digite "quit". Não é necessário salvar as alterações do esquema de partições pois o parted grava as alterações conforme elas são feitas. O parted irá mostrar um lembrete para atualizar o arquivo /etc/fstab, o que é feito adiante nas instruções de instalação.

(parted)quit
Information: Don't forget to update /etc/fstab, if necessary.


Criando sistemas de arquivos

Introdução

Agora que as partições foram corretamente criadas, é hora de criar um sistema de arquivos nelas. Na próxima seção os diversos sistemas de arquivos suportados pelo Linux são descritos. Leitores que já souberem qual sistema de arquivos irão usar podem continuar em Criando um sistema de arquivos em uma partição.

Sistemas de arquivos

Linux suporta dezenas de sistemas de arquivos. Alguns deles são só aconselháveis usar para fins específicos. Alguns são considerados mais estáveis na arquitetura ia64 - é recomendado se informar sobre os sistemas de arquivos e o estado do suporte de cada um antes de selecionar algum mais experimental para partições importantes. Ext4 é o sistema de arquivo recomendado para todos os propósitos e para todas as plataformas. Abaixo está uma lista não exaustiva

btrfs
Um sistema de arquivos de próxima geração que provê vários recursos avançados como instantâneos (snapshots), autocorreção através de checksums, compressão transparente, subvolumes e RAID integrado. Kernels com versão anterior à 5.4.y não garantem segurança ao serem utilizados junto com btrfs em produção porque as correções de sérios problemas só estão presentes em versões mais recentes do branch LTS do kernel. Corrupção de sistema de arquivos são comuns em branches mais antigas do kernel, em qualquer outra versão anterior à 4.4.y é especialmente inseguro e propenso a corrupção. Corrupção de sistemas de arquivo são mais comuns em kernels mais antigos (anteriores à 5.4.y) quando a compressão de arquivos está habilitada. Funcionalidades como RAID 5/6 e quota groups são inseguros em todas as versões do btrfs. Além disso, o btrfs pode falhar contra intuitivamente nas operações de sistema de arquivos retornando ENOSPC quando o comando df reporta espaço livre devido a uma fragmentação interna (espaço livre fixado pelos chunks de DATA + SYSTEM, mas necessário em chunks de METADATA). Além disso, desde uma única referência de 4K até uma extensão de 128M dentro de um btrfs podem causar espaço livre indisponível para alocação. Isso também pode fazer com que o btrfs retorne ENOSPC quando o espaço livre é informado pelo comando df. Instalando o pacote sys-fs/btrfsmaintenance e configurando um script para executar periodicamente pode ajudar a reduzir a possibilidade do erro ENOSPC por rebalancear o btrfs, mas isso não elimina o risco de ENOSPC acontecer quando há espaço livre. Algumas workloads talvez nunca irão se deparar com o erro ENOSPC enquanto outras talvez irão. Se o risco de ENOSPC acontecer em produção for inaceitável, você deve usar algo diferente. Se estiver usando btrfs, certifique-se de evitar configurações conhecidas por terem problemas. Com exceção do ENOSPC, informações sobre os problemas presentes no btrfs nas branches mais recentes do kernel estão disponíveis em btrfs wiki status page.
ext4
Inicialmente criado como uma derivação do ext3, o ext4 traz novos recursos, melhorias de desempenho e remoção de limites de tamanhos com mudanças moderadas no formato em disco. Ele pode cobrir volumes de até 1 EB com limite de tamanho de arquivo de 16TB. Em vez da alocação em bloco de mapa de bits clássico do ext2/3 o ext4 usa extensões, o que melhora o desempenho com arquivos grandes e reduz a fragmentação. O ext4 também provê algoritmos de alocação de blocos mais sofisticados (alocação atrasada e alocação múltipla de blocos), dando ao driver do sistema de arquivos mais formas de otimizar o layout dos dados no disco. O ext4 é o sistema de arquivos recomendado para propósitos gerais e plataformas em geral.
f2fs
O Sistema de Arquivos "Amigável a Flash" (Flash-Friendly File System) foi originalmente criado pela Samsung para uso com memória flash NAND. Ainda hoje (segundo trimestre de 2016), esse sistema de arquivos é considerado imaturo, mas é uma escolha decente quando o Gentoo estiver sendo instalado em cartões microSD, pendrives ou outro tipo de dispositivos baseados em flash.
JFS
Sistema de arquivos com journaling de alto desempenho da IBM. O JFS é um sistema de arquivos baseado em árvore B+ confiável e rápido, com bom desempenho em várias situações.
XFS
Um sistema de arquivos com metadados de journaling que vem com um robusto conjunto de recursos e é otimizado para escalabilidade. O XFS parece ser menos tolerante a vários problemas de hardware, mas foi continuamente atualizado incluindo funcionalidades modernas.
VFAT
Também conhecido como FAT32, é suportado pelo Linux, mas não tem suporte para configurações de permissões padrão UNIX. É mais utilizado para interoperabilidade/intercâmbio com outros sistemas operacionais (como Windows ou macOS) mas é também uma necessidade para alguns sistemas de firmware (como o UEFI). Usuários de sistemas UEFI vão precisar de uma EFI System Partition formatada em VFAT para inicializar o sistema.
NTFS
Este sistema de arquivos com "Nova Tecnologia" ("New Technology Filesystem") é o principal sistema de arquivos do Microsoft Windows desde o Windows NT 3.1. Assim como o vfat, ele não armazena permissões ou atributos estendidos necessários para correto funcionamento de um BSD ou Linux, por isso não deve ser usado como sistema de arquivos na maioria dos casos. Deve ser usado apenas para interoperabilidade/intercâmbio com sistemas Microsoft Windows (note a ênfase no apenas).

Criando um sistema de arquivos em uma partição

Para criar um sistema de arquivos em uma partição ou volume, há utilitários disponíveis para o usuário para cada possível sistema de arquivos. Clique no nome do sistema de arquivo na tabela abaixo para informações adicionais para cada sistema de arquivo:

Sistema de arquivo Comando para criação Disponível no CD mínimo? Pacote
btrfs mkfs.btrfs Sim sys-fs/btrfs-progs
ext4 mkfs.ext4 Sim sys-fs/e2fsprogs
f2fs mkfs.f2fs Sim sys-fs/f2fs-tools
jfs mkfs.jfs Sim sys-fs/jfsutils
reiserfs mkfs.reiserfs Sim sys-fs/reiserfsprogs
xfs mkfs.xfs Sim sys-fs/xfsprogs
vfat mkfs.vfat Sim sys-fs/dosfstools
NTFS mkfs.ntfs Sim sys-fs/ntfs3g

Por exemplo, para ter a partição root (/dev/sda3) em ext4 como usado no exemplo de estrutura de partições, o seguintes comandos seriam usados:


root #mkfs.ext4 /dev/sda3

Se usar o ext4 em uma partição pequena (menor que 8GB), então o sistema de arquivos deve ser criado com opções adequadas para reservar inodes suficientes. Isso pode ser resolvido usando um dos comandos a seguir, respectivamente:

root #mkfs.ext4 -T small /dev/<dispositivo>

Isso normalmente irá quadruplicar o número de inodes de um dado sistema de arquivos já que o número de "bytes por inode" é reduzido de um para cada 16kB para um para cada 4kB.

Agora crie os sistemas de arquivos nas partições recém criadas (ou volumes lógicos):

Ativando a partição de swap

mkswap é o comando que é utilizado para inicializar as partições de swap:

root #mkswap /dev/sda2

Para ativar a partição de swap, use swapon:

root #swapon /dev/sda2

Crie e ative o swap com os comandos mostrados acima.

Montando a partição root

Tip
Usuários que estiverem usando uma media de instalação não-Gentoo vão precisar criar os pontos de montagem com o comando:
root #mkdir --parents /mnt/gentoo

Agora que as partições foram inicializadas e contém um sistema de arquivos, é hora de montar essas partições. Use o comando mount, mas não se esqueça de criar os diretórios de montagem necessários para cada partição criada. Como exemplo montaremos as partições root :

root #mount /dev/sda3 /mnt/gentoo
Nota
Se o /tmp/ precisar ficar em uma partição separada, certifique-se de alterar suas permissões depois de montar:
root #chmod 1777 /mnt/gentoo/tmp
Isso também vale para o /var/tmp.

Mais tarde nestas instruções o sistema de arquivos proc (uma interface virtual com o kernel) e também outros pseudo sistemas de arquivos serão montados. Mas antes nós instalamos os arquivos de instalação do Gentoo.