Manual:MIPS/Instalação/Discos

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Introdução aos dispositivos de blocos

Dispositivos de blocos

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

Para começar, vamos dar uma olhada nos dispositivos de blocos. O dispositivo de bloco mais famoso é provavelmente aquele que representa o primeiro drive em um sistema Linux, o /dev/sda. Drives SCSI e Serial ATA são ambos chamados /dev/sd*; mesmo drives IDE são chamados /dev/sd* pelo sistema libata do kernel. Se for usado o sistema antigo de dispositivos, então o primeiro drive IDE é chamado /dev/hda.

Os dispositivos de blocos acima representam uma interface abstrata para o disco. Programas de usuários podem usar esses dispositivos de blocos para interagir com o disco sem se preocuparem se são IDE, SCSI, ou de outro tipo. O programa pode simplesmente endereçar o armazenamento do disco como um grupo de blocos de 512 bytes 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 divididos em dispositivos de blocos menores e mais gerenciáveis chamados partições.

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.

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.

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.


Usando o fdisk

Máquinas SGI: Criando rótulo de disco SGI

Todos os discos em um sistema SGI requerem um rótulo de disco ("disk label") onde são armazenadas informações sobre as partições de disco. Ao se criar um novo rótulo de disco SGI serão criadas duas partições especiais no disco:

  • Cabeçalho de volume SGI (9ª partição): Esta partição é importante. É nela que o gerenciador de boot ficará gravado e, em alguns casos, irá conter também a imagem dos kernels.
  • Volume SGI (11ª partição): Esta partição é similar em propósito a terceira partição do rótulo de disco Sun "disco inteiro". Esta partição cobre o disco todo e deve ser mantida intocada. Ela não serve a nenhum propósito especial que não seja ajudar a PROM de alguma forma não documentada (ou ela é usada pelo IRIX de alguma maneira).
Aviso
O cabeçalho de volume SGI deve iniciar no cilindro 0 ou o sistema não será capaz de inicializar pelo disco.

Abaixo é mostrada um trecho de uma sessão com o fdisk. Leia-a e ajuste-a às suas necessidades pessoais...

root #fdisk /dev/sda

Alterne para o modo expert:

Command (m for help):x

Usando a tecla m o menu completo de opções é mostrado:

Expert command (m for help):m
Command action
   b   move beginning of data in a partition
   c   change number of cylinders
   d   print the raw data in the partition table
   e   list extended partitions
   f   fix partition order
   g   create an IRIX (SGI) partition table
   h   change number of heads
   m   print this menu
   p   print the partition table
   q   quit without saving changes
   r   return to main menu
   s   change number of sectors/track
   v   verify the partition table
   w   write table to disk and exit

Crie um rótulo de disco SGI:

Expert command (m for help):g
Building a new SGI disklabel. Changes will remain in memory only,
until you decide to write them. After that, of course, the previous
content will be irrecoverably lost.

Retorne ao menu principal:

Expert command (m for help):r

Dê uma olhada no layout de partições atual:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda (SGI disk label): 64 heads, 32 sectors, 17482 cylinders
Units = cylinders of 2048 * 512 bytes
  
----- partitions -----
Pt#     Device  Info     Start       End   Sectors  Id  System
 9:  /dev/sda1               0         4     10240   0  SGI volhdr
11:  /dev/sda2               0     17481  35803136   6  SGI volume
----- Bootinfo -----
Bootfile: /unix
----- Directory Entries -----
Nota
Se o disco já possui um rótulo de disco SGI o fdisk não permitirá a criação de um novo rótulo. Há duas maneiras de se contornar isso. Uma é criar um rótulo de disco SUN ou MS-DOS, gravar as alterações no disco, e reiniciar o fdisk. A segunda é sobrescrever a tabela de partições com dados nulos com o seguinte comando: dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1

Redimensionando o cabeçalho de volume SGI

Importante
Este passo é geralmente necessário devido a um bug no fdisk. Por alguma razão, o cabeçalho do volume não é criado corretamente, resultando que ele inicia e termina no cilindro 0, o que impede que sejam criadas múltiplas partições. Para contornar esse problema, continue lendo.

Agora que o rótulo de disco SGI foi criado, as partições podem ser definidas. No exemplo acima duas partições já foram definidas. Essas são as partições especiais mencionadas anteriormente e não devem ser alteradas. Entretanto, para a instalação do Gentoo, precisaremos carregar um gerenciador de boot e, possivelmente, múltiplas imagens do kernel (dependendo do tipo do sistema) diretamente no cabeçalho de volume. O cabeçalho de volume em si pode armazenar até oito imagens de qualquer tamanho, cada uma podendo ter um nome de até oito caracteres.

O processo de aumentar o cabeçalho de volume não é exatamente simples; há alguns truques para fazê-lo. Não se pode simplesmente apagar e recriar o cabeçalho de volume devido ao comportamento estranho do fdisk. No exemplo mostrado abaixo, criaremos um cabeçalho de volume de 50MB em conjunto com uma partição /boot/ de 50MB. O layout real pode variar, pois este apenas para propósitos ilustrativos.

Crie uma nova partição:

Command (m for help):n
Partition number (1-16): 1
First cylinder (5-8682, default 5): 51
 Last cylinder (51-8682, default 8682): 101

Notou como o fdisk só permite a partição 1 ser recriada iniciando pelo menos no cilindro 5? Se tentássemos apagar e recriar o volume de cabeçalho SGI desse modo, teríamos o mesmo problema já encontrado. No nosso exemplo queremos que a partição /boot/ seja de 50MB, então a iniciamos no cilindro 51 (o cabeçalho de volume precisa iniciar no cilindro 0, lembra-se?) e a fazemos terminar no cilindro 101 o que dá aproximadamente 50M (+/- 1-5MB).

Apague a partição:

Command (m for help):d
Partition number (1-16): 9

Agora recrie-a:

Command (m for help):n
Partition number (1-16): 9
First cylinder (0-50, default 0): 0
 Last cylinder (0-50, default 50): 50

Em caso de dúvidas no uso do fdisk, veja adiante nas instruções de particionamento em máquinas Cobalt. Os conceitos são exatamente os mesmos, apenas lembre-se de não alterar as partições de cabeçalho de volume e a do disco inteiro.

Uma vez feito isso, crie o restante de suas partições conforme necessário. Depois de todas as partições criadas, certifique-se de alterar o ID da partição de swap para 82, que é Linux Swap. Por default ela é 83, Linux Native.

Particionando drives Cobalt

Em máquinas Cobalt a BOOTROM espera encontrar um MBR MS-DOS, então particionar o drive é relativamente simples. Na verdade, isso é feito da mesma forma que para uma máquina x86. Entretanto, existem algumas diferenças que precisamos conhecer.

  • O firmware da Cobalt espera que /dev/sda1 seja uma partição Linux formatada com EXT2 Revisão 0. Partições com EXT2 Revisão 1 não funcionarão! (A BOOTROM Cobalt entende apenas o EXT2r0)
  • Essa partição deve conter uma imagem ELF compactada com gzip (vmlinux.gz) na raiz da partição, que é carregada como kernel

Por essa razão, é recomendado criar uma partição /boot/ de ~20MB formatada com EXT2r0 na qual serão instalados o CoLo e os kernels. Isso permite ao usuário usar um sistema de arquivos moderno (EXT3 ou reiserfs) no sistema de arquivos raiz.

No exemplo, assume-se que /dev/sda1 é criado para mais tarde ser montada como a partição /boot/. Para usar como raiz (/), tenha em mente as expectativas da PROM.

Então, continuando... Para criar as partições digite fdisk /dev/sda no prompt. Os principais comandos para se saber são estes:

CODE Lista dos comandos importantes do fdisk
    o: Zera a tabela de partições, iniciando com uma tabela de partições MS-DOS vazia
    n: Nova partição
    t: Troca o tipo da partição
        Use o tipo 82 para Linux Swap, 83 para Linux FS
    d: Apaga uma partição
    p: Mostra (print) a tabela de partições
    q: Sai (quit) deixando a tabela de partições como era
    w: Sai (write) e grava a tabela de partições
root #fdisk /dev/sda
The number of cylinders for this disk is set to 19870.
There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,
and could in certain setups cause problems with:
1 - software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)
2 - booting and partitioning software from other OSs
   (e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)

Comece apagando as partições existentes:

Command (m for help):o
Building a new DOS disklabel. Changes will remain in memory only,
until you decide to write them. After that, of course, the previous
content won't be recoverable.
  
  
The number of cylinders for this disk is set to 19870.
There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,
and could in certain setups cause problems with:
1 - software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)
2 - booting and partitioning software from other OSs
   (e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)
Warning: invalid flag 0x0000 of partition table 4 will be corrected by w(rite)

Agora verifique se a tabela de partições está vazia usando o comando p:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 10.2 GB, 10254827520 bytes
16 heads, 63 sectors/track, 19870 cylinders
Units = cylinders of 1008 * 512 = 516096 bytes
  
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System

Crie a partição /boot:

Command (m for help):n
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-19870, default 1):
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-19870, default 19870): +20M

Ao mostrar as partições, note a partição recém-criada:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 10.2 GB, 10254827520 bytes
16 heads, 63 sectors/track, 19870 cylinders
Units = cylinders of 1008 * 512 = 516096 bytes
  
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1               1          40       20128+  83  Linux

Agora criamos uma partição estendida cobrindo o restante do disco. Nessa partição estendida criaremos o resto (partições lógicas):

Command (m for help):n
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
e
Partition number (1-4): 2
First cylinder (41-19870, default 41):
Using default value 41
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (41-19870, default 19870):
Using default value 19870

Criamos agora as partições /, /usr, /var etc.

Command (m for help):n
Command action
   l   logical (5 or over)
   p   primary partition (1-4)
l
First cylinder (41-19870, default 41):<Press ENTER>
Using default value 41
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (41-19870, default 19870): +500M

Repita o processo conforme necessário.

Por fim, o espaço de swap. É recomendado ter pelo menos 250MB de swap.

Command (m for help):n
Command action
   l   logical (5 or over)
   p   primary partition (1-4)
l
First cylinder (17294-19870, default 17294): <Press ENTER>
Using default value 17294
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1011-19870, default 19870): <Press ENTER>
Using default value 19870

Ao se checar a tabela de partições tudo deve estar pronto, exceto por uma coisa.

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 10.2 GB, 10254827520 bytes
16 heads, 63 sectors/track, 19870 cylinders
Units = cylinders of 1008 * 512 = 516096 bytes
  
Device Boot      Start         End      Blocks      ID  System
/dev/sda1               1          21       10552+  83  Linux
/dev/sda2              22       19870    10003896    5  Extended
/dev/sda5              22        1037      512032+  83  Linux
/dev/sda6            1038        5101     2048224+  83  Linux
/dev/sda7            5102        9165     2048224+  83  Linux
/dev/sda8            9166       13229     2048224+  83  Linux
/dev/sda9           13230       17293     2048224+  83  Linux
/dev/sda10          17294       19870     1298776+  83  Linux

Notou que a partição 10, a partição de swap, ainda é do tipo 83? Troquemos para o tipo correto:

Command (m for help):t
Partition number (1-10): 10
Hex code (type L to list codes): 82
Changed system type of partition 10 to 82 (Linux swap)

Agora cheque:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 10.2 GB, 10254827520 bytes
16 heads, 63 sectors/track, 19870 cylinders
Units = cylinders of 1008 * 512 = 516096 bytes
  
Device Boot      Start         End      Blocks      ID  System
/dev/sda1               1          21       10552+  83  Linux
/dev/sda2              22       19870    10003896    5  Extended
/dev/sda5              22        1037      512032+  83  Linux
/dev/sda6            1038        5101     2048224+  83  Linux
/dev/sda7            5102        9165     2048224+  83  Linux
/dev/sda8            9166       13229     2048224+  83  Linux
/dev/sda9           13230       17293     2048224+  83  Linux
/dev/sda10          17294       19870     1298776+  82  Linux Swap

Gravamos a tabela de partições:

Command (m for help):w
The partition table has been altered!
  
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.


Criando sistemas de arquivos

Introdução

Agora que as partições estão 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

Vários tipos de sistemas de arquivos estão disponíveis. Alguns são considerados mais estáveis na arquitetura mips - 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.

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. Algumas poucas distribuições começaram a distribui-lo como uma opção integrada, mas não está ainda pronto para ambientes de produção. Relatos de corrupção de sistemas de arquivos ainda são comuns. Seus desenvolvedores pedem aos usuários que utilizem a última versão do kernel por segurança pois as versões mais antigas têm problemas conhecidos. Isso tem sido o caso por anos e ainda é cedo para dizer se alguma coisa mudou. Correções para problemas de corrupção de dados são raramente portadas para as versões mais antigas do kernel. Proceda com cuidado ao usar este sistema de arquivos!
ext2
É o sistema de arquivo mais testado e estável mas não possui metadados de journaling, o que significa que a checagem de rotina do sistema de arquivos ext2 na inicialização pode ser bem demorada. Existe atualmente uma considerável seleção de sistemas de arquivos com journaling de nova geração que podem ser checados por consistência muito rapidamente e são, assim, geralmente preferidos sobre seus correspondentes sem journaling. Sistemas de arquivos com journaling evitam grandes esperas quando o sistema é inicializado e o sistema de arquivos encontra-se inconsistente.
ext3
A versão do sistema de arquivos ext2 com journaling, possuindo metadados de journaling para rápida recuperação além de outros modos aperfeiçoados de journaling como journaling completo de dados e de dados ordenados. Usa um índice HTree que proporciona alto desempenho em quase todas as situações. Em resumo, o ext3 é um sistema de arquivos muito bom e confiável.
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.
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 algorítmos 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.
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.
ReiserFS
Um sistema de arquivos baseado em árvore B+ que tem bom desempenho geral, especialmente quando trabalha com muitos arquivos pequenos ao custo de ciclos de CPU extras. O ReiserFS aparentemente está recebendo menos manutenção que os outros sistemas de arquivos.
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.
vfat
Também conhecido como FAT32, é suportado pelo Linux mas não tem suporte para configurações de permissões. É mais utilizado para interoperabilidade com outros sistemas operacionais (principalmente o Microsoft Windows) mas é também uma necessidade para alguns sistemas de firmware (como o UEFI).
NTFS
Este sistema de arquivos com "Nova Tecnologia" ("New Technology Filesystem") é o principal sistema de arquivos do Microsoft Windows. Similar ao vfat descrito acima, ele não armazena permissões ou atributos estendidos necessários para correto funcionamento do BSD ou Linux e, assim, não pode ser usado como sistema de arquivos da partição raiz (root). Deve ser usado apenas para interoperabilidade com sistemas Microsoft Windows (ênfase no apenas).

Se usar o ext2, ext3 ou ext4 em uma partição pequena (menor que 8GB), então o sistema de arquivos deve ser criado com opções adequadas para reservar inodes suficientes. O programa mke2fs (mkfs.ext2) usa a configuração "bytes por inode" para calcular quantos inodes um sistema de arquivos deve ter. Em partições pequenas, é aconselhável aumentar o número de inodes calculado.

No ext2, ext3 ou ext4, isso pode ser feito com um dos seguintes comandos, respectivamente:

root #mkfs.ext2 -T small /dev/<dispositivo>
root #mkfs.ext3 -T small /dev/<dispositivo>
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. Isso pode ser ajustado ainda mais fornecendo a relação:

root #mkfs.ext2 -i <ratio> /dev/<device>

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
ext2 mkfs.ext2 Sim sys-fs/e2fsprogs
ext3 mkfs.ext3 Sim sys-fs/e2fsprogs
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 de boot (/dev/sda1) em ext2 e a partição root (/dev/sda5) em ext4 como usado no exemplo de estrutura de partições, o seguintes comandos seriam usados:

root #mkfs.ext2 /dev/sda1
root #mkfs.ext4 /dev/sda5

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/sda10

Para ativar a partição de swap, use swapon:

root #swapon /dev/sda10

Crie e ative o swap com os comandos mostrados acima.

Montando a partição root

Agora que as partições estão 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 e boot:

root #mount /dev/sda5 /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.