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PPC64 Handbuch
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Einführung in blockorientierte Geräte

Blockorientierte Geräte

Schauen wir uns die Festplatten-spezifischen Aspekte von Gentoo Linux und Linux im Allgemeinen an - insbesondere Linux Dateisysteme, Partitionen und blockorientierte Geräte (Block Devices). Wenn Sie die Vor- und Nachteile von Festplatten und Dateisystemen verstanden haben, können Sie Partitionen und Dateisysteme für die Linux-Installation erstellen.

Zu Beginn schauen wir uns blockorientierte Geräte an. Das berühmteste Block Device ist vermutlich jenes, das das erste Laufwerk eines Linux-Systems ist, nämlich /dev/sda. SCSI und serielle ATA Laufwerke werden beide /dev/sd* benannt. Sogar IDE Laufwerke werden mit dem libata Framework im Kernel so benannt. Bei der Verwendung des alten Geräte Frameworks ist das erste IDE Laufwerk /dev/hda.

The following table will help readers determine where to find a certain type of block device on the system:

Type of device Default device handle Editorial notes and considerations
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.
SATA, SAS, SCSI, or USB flash /dev/sda Found on hardware from roughly 2007 until the present, this device handle is perhaps the most commonly used in Linux. These types of devices can be connected via the SATA bus, SCSI, USB bus as block storage.
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. Alernatively they could be useful for short-term backups.
IDE/PATA /dev/hda Older Linux kernel drivers for IDE/Parallel ATA hardware displayed rotational block storage devices connected to the IDE bus starting at this location. Generally these types of devices has been phased out of personal computers since the year 2003, which is when the computer industry standard shifted to SATA. Most systems with one IDE controller could support four devices (hda-hdd).
Alternative naming for these older interfaces include Extended IDE (EIDE) and Ultra ATA (UATA).

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 IDE, SCSI oder etwas anderem angebunden sind. Das Programm kann den Speicher auf der Festplatte einfach als eine Anhäufung zusammenhängender 512-Byte Blöcke mit wahlfreiem Zugriff ansprechen.

Partitions and slices

Although it is theoretically possible to use a full disk to house a Linux system, this is almost never done in practice. Instead, full disk block devices are split up in smaller, more manageable block devices. On most systems, these are called partitions. Other architectures use a similar technique, called slices.

Designing a partition scheme

How many partitions and how big?

The design of disk partition layout is highly dependent on the demands of the system and the file system(s) applied to the device. If there are lots of users, then it is advised to have /home on a separate partition which will increase security and make backups and other types of maintenance easier. If Gentoo is being installed to perform as a mail server, then /var should be a separate partition as all mails are stored inside the /var directory. Game servers may have a separate /opt partition since most gaming server software is installed therein. The reason for these recommendations is similar to the /home directory: security, backups, and maintenance.

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.

How many partitions and how big very much depends on considering the trade-offs and choosing the best option for the circumstance. Separate partitions or volumes have the following advantages:

  • Choose the best performing filesystem for each partition or volume.
  • The entire system cannot run out of free space if one defunct tool is continuously writing files to a partition or volume.
  • If necessary, file system checks are reduced in time, as multiple checks can be done in parallel (although this advantage is realized more with multiple disks than it is with multiple partitions).
  • Security can be enhanced by mounting some partitions or volumes read-only, nosuid (setuid bits are ignored), noexec (executable bits are ignored), etc.

However, multiple partitions have certain disadvantages as well:

  • If not configured properly, the system might have lots of free space on one partition and little free space on another.
  • A separate partition for /usr/ may require the administrator to boot with an initramfs to mount the partition before other boot scripts start. Since the generation and maintenance of an initramfs is beyond the scope of this handbook, we recommend that newcomers do not use a separate partition for /usr/.
  • There is also a 15-partition limit for SCSI and SATA unless the disk uses GPT labels.
If you intend to uses Systemd, /usr/ must be available on boot, either as part of the root filesystem or mounted via an initramfs.

What about swap space?

There is no perfect value for swap space size. The purpose of the space is to provide disk storage to the kernel when internal memory (RAM) is under pressure. A swap space allows for the kernel to move memory pages that are not likely to be accessed soon to disk (swap or page-out), which will free memory in RAM for the current task. Of course, if the pages swapped to disk are suddenly needed, they will need to be put back in memory (page-in) which will take considerably longer than reading from RAM (as disks are very slow compared to internal memory).

When a system is not going to run memory intensive applications or has lots of RAM available, then it probably does not need much swap space. However do note in case of hibernation that swap space is used to store the entire contents of memory (likely on desktop and laptop systems rather than on server systems). If the system requires support for hibernation, then swap space larger than or equal to the amount of memory is necessary.

As a general rule, the swap space size is recommended to be twice the internal memory (RAM). For systems with multiple hard disks, it is wise to create one swap partition on each disk so that they can be utilized for parallel read/write operations. The faster a disk can swap, the faster the system will run when data in swap space must be accessed. When choosing between rotational and solid state disks, it is better for performance to put swap on the SSD. Also, swap files can be used as an alternative to swap partitions; this is mostly interesting for systems with very limited disk space.

Default: Using mac-fdisk

These instructions are for the Apple G5 system.

Start mac-fdisk:

root #mac-fdisk /dev/sda

First delete the partitions that have been cleared previously to make room for Linux partitions. Use the d key in mac-fdisk to delete those partition(s). It will ask for the partition number to delete.

Second, create an Apple_Bootstrap partition by pressing the b key. It will ask for a block from which to start. Enter the number of the first free partition, followed by entering a p. For instance this is 2p.

This partition is not a "boot" partition. It is not used by Linux at all; there is no need to place any filesystem on it and it should never be mounted. PPC users do not need an extra partition for /boot.

Now create a swap partition by pressing the c key. Again mac-fdisk will ask what block to start from. As we used 2 before to create the Apple_Bootstrap partition, enter 3p. When asked for the size, enter 512M (or whatever size needed). When asked for a name, enter swap (mandatory).

To create the root partition, enter c, followed by 4p to select from what block the root partition should start. When asked for the size, enter 4p again. mac-fdisk will interpret this as "Use all available space". When asked for the name, enter root (mandatory).

To finish up, write the partition to the disk using w and q to quit mac-fdisk.

To make sure everything is okay, run mac-fdisk once more to verify all the partitions are present. If a partition is absent, or it is missing some of the changes that were made, then reinitialize the partitions by pressing i in mac-fdisk. Note that this will recreate the partition map and thus remove all the partitions.

Alternative: Using fdisk

The following instructions are for IBM pSeries, iSeries, and OpenPower systems.
When planning to use a RAID disk array for the Gentoo installation on POWER5-based hardware, first run iprconfig to format the disks to Advanced Function format and create the disk array. Emerge sys-fs/iprutils after the installation is complete.

If the system has an ipr-based SCSI adapter, start the ipr utilities now.

root #/etc/init.d/iprinit start

The following parts explain how to create the example partition layout described previously, namely:

Partition Description
/dev/sda1 PPC PReP Boot partition
/dev/sda2 Swap partition
/dev/sda3 Root partition

Change or modify the partition layout according to personal preference.

Viewing current partition layout

fdisk is a popular and powerful tool to split a disk into partitions. Fire up fdisk on the current disk (in our example, we use /dev/sda):

root #fdisk /dev/sda
Command (m for help)

If there is still an AIX partition layout on the system, then the following error message will be displayed:

root #fdisk /dev/sda
  There is a valid AIX label on this disk.
  Unfortunately Linux cannot handle these
  disks at the moment.  Nevertheless some
  1. fdisk will destroy its contents on write.
  2. Be sure that this disk is NOT a still vital
     part of a volume group. (Otherwise you may
     erase the other disks as well, if unmirrored.)
  3. Before deleting this physical volume be sure
     to remove the disk logically from your AIX
     machine.  (Otherwise you become an AIXpert).

Don't worry, new empty DOS partition table can be created by pressing o.

This will destroy any installed AIX version!

Type p to display the disk current partition configuration:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 30.7 GB, 30750031872 bytes
141 heads, 63 sectors/track, 6761 cylinders
Units = cylinders of 8883 * 512 = 4548096 bytes
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1               1          12       53266+  83  Linux
/dev/sda2              13         233      981571+  82  Linux swap
/dev/sda3             234         674     1958701+  83  Linux
/dev/sda4             675        6761    27035410+   5  Extended
/dev/sda5             675        2874     9771268+  83  Linux
/dev/sda6            2875        2919      199836   83  Linux
/dev/sda7            2920        3008      395262   83  Linux
/dev/sda8            3009        6761    16668918   83  Linux

This particular disk is configured to house six Linux filesystems (each with a corresponding partition listed as "Linux") as well as a swap partition (listed as "Linux swap").

Removing all partitions

First remove all existing partitions from the disk. Type d to delete a partition. For instance, to delete an existing /dev/sda1:

Command (m for help):d
Partition number (1-4): 1

The partition has been scheduled for deletion. It will no longer show up when typing p, but it will not be erased until the changes have been saved. If a mistake was made and the session needs to be aborted, then type q immediately and hit Enter and none of the partitions will be deleted or modified.

Now, assuming that indeed all partitions need to be wiped out, repeatedly type p to print out a partition listing and then type d and the number of the partition to delete it. Eventually, the partition table will show no more partitions:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 30.7 GB, 30750031872 bytes
141 heads, 63 sectors/track, 6761 cylinders
Units = cylinders of 8883 * 512 = 4548096 bytes
Device Boot    Start       End    Blocks   Id  System

Now that the in-memory partition table is empty, let's create the partitions. We will use a default partitioning scheme as discussed previously. Of course, don't follow these instructions to the letter but adjust to personal preference.

Creating the PPC PReP boot partition

First create a small PReP boot partition. Type n to create a new partition, then p to select a primary partition, followed by 1 to select the first primary partition. When prompted for the first cylinder, hit Enter. When prompted for the last cylinder, type +7M to create a partition 7 MB in size. After this, type t to set the partition type, 1 to select the partition just created and then type in 41 to set the partition type to "PPC PReP Boot". Finally, mark the PReP partition as bootable.

The PReP partition has to be smaller than 8 MB!
Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 30.7 GB, 30750031872 bytes
141 heads, 63 sectors/track, 6761 cylinders
Units = cylinders of 8883 * 512 = 4548096 bytes
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
Command (m for help):n
Command action
      e   extended
      p   primary partition (1-4)
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-6761, default 1): 
Using default value 1
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-6761, default
6761): +8M
Command (m for help):t
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): 41
Changed system type of partition 1 to 41 (PPC PReP Boot)
Command (m for help):a
Partition number (1-4): 1
Command (m for help):

Now, when looking at the partition table again (through p), the following partition information should be shown:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 30.7 GB, 30750031872 bytes
141 heads, 63 sectors/track, 6761 cylinders
Units = cylinders of 8883 * 512 = 4548096 bytes
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1  *            1           3       13293   41  PPC PReP Boot

Creating the swap partition

Now create the swap partition. To do this, type n to create a new partition, then p to tell fdisk to create a primary partition. Then type 2 to create the second primary partition, /dev/sda2 in our case. When prompted for the first cylinder, hit Enter. When prompted for the last cylinder, type +512M to create a partition 512MB in size. After this, type t to set the partition type, 2 to select the partition just created and then type in 82 to set the partition type to "Linux Swap". After completing these steps, typing p should display a partition table that looks similar to this:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 30.7 GB, 30750031872 bytes
141 heads, 63 sectors/track, 6761 cylinders
Units = cylinders of 8883 * 512 = 4548096 bytes
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1               1           3       13293   41  PPC PReP Boot
/dev/sda2               4         117      506331   82  Linux swap

Creating the root partition

Finally, create the root partition. To do this, type n to create a new partition, then p to tell fdisk to create a primary partition. Then type 3 to create the third primary partition, /dev/sda3 in our case. When prompted for the first cylinder, hit Enter. When prompted for the last cylinder, hit enter to create a partition that takes up the rest of the remaining space on the disk. After completing these steps, typing p should display a partition table that looks similar to this:

Command (m for help):p
Disk /dev/sda: 30.7 GB, 30750031872 bytes
141 heads, 63 sectors/track, 6761 cylinders
Units = cylinders of 8883 * 512 = 4548096 bytes
   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1               1           3       13293   41  PPC PReP Boot
/dev/sda2               4         117      506331   82  Linux swap
/dev/sda3             118        6761    29509326   83  Linux

Saving the partition layout

To save the partition layout and exit fdisk, type w.

Command (m for help):w

Erstellen von Dateisystemen


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 ...


Mehrere Dateisysteme sind verfügbar. Einige davon gelten als stabil auf der ppc64 Architektur. Es ist ratsam, sich über das Dateisystem und dessen Unterstützungsgrad zu informieren, bevor Sie sich für wichtige Partitionen für ein eher experimentelles Dateisystem entscheiden.

A next generation filesystem that provides many advanced features such as snapshotting, self-healing through checksums, transparent compression, subvolumes and integrated RAID. A few distributions have begun to ship it as an out-of-the-box option, but it is not production ready. Reports of filesystem corruption are common. Its developers urge people to run the latest kernel version for safety because the older ones have known problems. This has been the case for years and it is too early to tell if things have changed. Fixes for corruption issues are rarely backported to older kernels. Proceed with caution when using this filesystem!
Das ist das erprobte und wahre Linux Dateisystem aber es hat kein Metadaten-Journaling. Dies bedeutet, dass normale ext2 Dateisystemüberprüfungen beim Systemstart ziemlich zeitaufwändig sein können. Mittlerweile gibt es eine gute Auswahl an Journaling-Dateisystemen, die sehr schnell auf Konsistenz überprüft werden können und deshalb ihren Nicht-Journaling-Ausführungen im Allgemeinen bevorzugt werden. Journaling-Dateisysteme verhindern lange Verzögerungen wenn das System gebootet ist und es passiert, dass das Dateisystem in einem inkonsistenten Zustand ist.
Die Journaling-Version des Dateisystems ext2. Es bietet Metadaten-Journaling für schnelle Wiederherstellung zusätzlich zu anderen Journaling-Modi wie Full-Data- und Ordered-Data-Journaling. Es verwendet einen H-Baum (Htree) Index der hohe Leistung in fast allen Situationen ermöglicht. Kurz gesagt, ext3 ist ein sehr gutes und verlässliches Dateisystem.
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 umspannen. 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 dem Dateisystemtreiber mehrere Möglichen bieten das Layout der Daten auf der Festplatte zu optimieren. Es ist das empfohlene Allzweck-Dateisystem für jede Plattform.
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.
Das Hochleistungs-Journaling-Dateisystem von IBM. JFS ist ein schlankes, schnelles und verlässliches B+-Baum basiertes Dateisystem mit guter Performance unter verschiedensten Gegebenheiten.
Ein B+-Baum basiertes Journaling-Dateisystem mit einer guten Allgemeinleistung, besonders im Umgang mit winzigen Dateien für den Preis von mehreren CPU-Zyklen. ReiserFS scheint weniger gewartet zu werden als andere Dateisysteme.
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.
Ebenfalls als FAT32 bekannt, wird es von Linux unterstützt, aber unterstützt selbst keine Berechtigungseinstellungen. Es wird vor allem aus Kompatibilitätsgründen zu anderen Betriebssystemen (hauptsächlich Microsoft Windows) verwendet. vfat ist zudem eine Notwendigkeit für manche Systemfirmware (wie UEFI).
This "New Technology" filesystem is the flagship filesystem of Microsoft Windows. Similar to vfat above it does not store permission settings or extended attributes necessary for BSD or Linux to function properly, therefore it cannot be used as a root filesystem. It should only be used for interoperability with Microsoft Windows systems (note the emphasis on only).

Bei der Verwendung von ext2, ext3 oder ext4 auf kleinen Partitionen (kleiner als 8 GB), sollte das Dateisystem mit den passenden Optionen erstellt werden, um genügend Inodes zu reservieren. Die Anwendung mke2fs (mkfs.ext2) verwendet die "bytes-per-inode"-Einstellung um zu berechnen wie viele Inodes eine Dateisystem haben sollte. Auf kleineren Partitionen ist es ratsam die berechnete Anzahl der Inodes zu erhöhen.

Bei ext2, ext3 und ext4 kann dies mit einem der folgenden Befehle erfolgen:

root #mkfs.ext2 -T small /dev/<device>
root #mkfs.ext3 -T small /dev/<device>
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. Durch die Angabe des Verhältnisses kann dies sogar weiter optimiert werden:

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

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 Yes sys-fs/btrfs-progs
ext2 mkfs.ext2 Yes sys-fs/e2fsprogs
ext3 mkfs.ext3 Yes sys-fs/e2fsprogs
ext4 mkfs.ext4 Yes sys-fs/e2fsprogs
f2fs mkfs.f2fs Yes sys-fs/f2fs-tools
jfs mkfs.jfs Yes sys-fs/jfsutils
reiserfs mkfs.reiserfs Yes sys-fs/reiserfsprogs
xfs mkfs.xfs Yes sys-fs/xfsprogs
vfat mkfs.vfat Yes sys-fs/dosfstools
NTFS mkfs.ntfs Yes sys-fs/ntfs3g

Um beispielsweise die Boot-Partition (/dev/sda1) mit ext2 und die root-Partition (/dev/sda3) mit ext4 zu formatieren (wie in der Beispiel-Partitionsstruktur), würde man folgende Befehle verwenden:

root #mkfs.ext2 /dev/sda1
root #mkfs.ext4 /dev/sda3

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/sda2

Zur Aktivierung der Swap-Partition verwenden Sie swapon:

root #swapon /dev/sda2

Erzeugen und aktivieren Sie jetzt die Swap-Partition mit den oben genannten Befehlen.

Einhängen der Root-Partition

Nun, da die Partitionen initialisiert sind 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/sda3 /mnt/gentoo
Wenn sich /tmp/ auf einer separaten Partition befinden muss, ändern Sie die Berechtigungen nach dem Einhängen:
root #chmod 1777 /mnt/gentoo/tmp
Dies gilt ebenfalls für /var/tmp.

In 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.