ハンドブック:PPC64/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 |
|---|---|---|
| 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。それらの設計目標である、ファイルの交換用に使うものと考えてください。短期バックアップ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。
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.
Installations that intend to use systemd as the service and init system must have the /usr directory available at 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/sdaFirst 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.
代替案: fdisk を用いる
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 startThe 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/sdaCommand (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
advice:
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):pDisk /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):dPartition 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):pDisk /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):pDisk /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):nCommand action
e extended
p primary partition (1-4)
p
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):tSelected 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):aPartition 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):pDisk /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
スワップパーティションを作成する
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):pDisk /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
ルートパーティションを作成する
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):pDisk /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
パーティションのレイアウトを保存する
To save the partition layout and exit fdisk, type w.
Command (m for help):w
ファイルシステムを作成する
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 ppc64 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。ext4 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
- btrfs
- 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、多くの先進機能を提供する次世代のファイルシステムです。 深刻な問題への対処がより新しい LTS カーネルブランチのリリースにしか含まれていないので、5.4.y より前のカーネルを btrfs と実運用するのは安全性の保証がありません。さらに古いカーネルブランチではファイルシステム破損の問題はよくあることで、4.4.y より古いものは特に危険で破損しやすいです。古い (5.4.y より前の) カーネルでは、圧縮が有効化されているとより破損が発生しやすいです。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。さらに btrfs では内部断片化 (空き領域が DATA + SYSTEM チャンクにピン留めされているが、METADATA チャンクが必要としている) のために、df が空き領域を報告したのに ENOSPC でファイルシステムの操作に失敗するという、直感に反することが起きることがあります。加えて、a single 4K reference to a 128M extent inside btrfs は、空き領域が存在するが割り当てには利用できないということを引き起こすことがあります。これも df が空き領域を報告するのに btrfs は ENOSPC を返す原因になり得ます。sys-fs/btrfsmaintenance をインストールして定期的に実行するスクリプトを構成することで、btrfs をリバランスして ENOSPC 問題の可能性を減らすことができますが、空き領域が存在するのに ENOSPC のリスクは消えはしないでしょう。ENOSPC が発生するかは用途によります。運用中の ENOSPC のリスクが許容できない場合は、別のものを使うべきです。btrfs を使うなら、問題が発覚している構成を避けることを確実にしてください。ENOSPC は例外として、最新のカーネルブランチに存在する問題についての情報は btrfs wiki status page で確認できます。
- ext4
- もともと ext3 のフォークとして作られた ext4 は、新機能、パフォーマンスの向上と、ディスク上でのフォーマットの適度な変更による、サイズ制限の撤廃を提供します。ボリュームは1EBまで広げることができ、最大のファイルサイズは16TBです。古典的なext2/3のbitmap block割当ての代わりに、ext4 はextentを使い、大きなファイルでのパフォーマンスを向上し、断片化を減らしています。ext4は他にもより洗練されたアロケーションアルゴリズム(遅延割当てと複数ブロック割当て)を提供し、ファイルシステムドライバーに、ディスク上のデータのレイアウトを最適化するより多くの方法を与えています。ext4 は推奨される、全目的、全プラットフォームのファイルシステムです。
- 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。2016年Q2現在、このファイルシステムはまだ未熟なものと思われますが、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。
- JFS
- IBMの高パフォーマンスジャーナリングファイルシステムです。JFSは軽量、高速かつ信頼できる、B+木ベースのファイルシステムで、様々な条件で良いパフォーマンスが出ます。
- 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。XFSはどうやら、様々なハードウェアの問題に対してはあまり寛大ではないようですが、継続的に新しい機能を取り入れるようにアップグレードしてきています。
- 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。
- 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との相互運用/交換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)。
パーティションにファイルシステムを適用する
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 | Minimal CD にある？ | パッケージ |
|---|---|---|---|
| btrfs | mkfs.btrfs | はい | sys-fs/btrfs-progs |
| ext4 | mkfs.ext4 | はい | sys-fs/e2fsprogs |
| f2fs | mkfs.f2fs | はい | sys-fs/f2fs-tools |
| jfs | mkfs.jfs | はい | sys-fs/jfsutils |
| reiserfs (非推奨) | mkfs.reiserfs | はい | sys-fs/reiserfsprogs |
| xfs | mkfs.xfs | はい | sys-fs/xfsprogs |
| vfat | mkfs.vfat | はい | sys-fs/dosfstools |
| NTFS | mkfs.ntfs | はい | sys-fs/ntfs3g |
例えば、パーティション構造例の通りに、EFI システムパーティション（/dev/sda1）を FAT32 として、ルートパーティション（/dev/sda3）を ext4 として設定するには、次のコマンドが使えます:
root #mkfs.vfat -F 32 /dev/sda1root #mkfs.ext4 /dev/sda3ext4 を (8 GiB 未満の) 小さいパーティションに使用するときは、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必要があります。これは、各ファイルシステム毎に、以下のコマンドのうちのひとつを使用することで行えます:
root #mkfs.ext4 -T small /dev/<device>上のコマンドは通常では、「inodeあたりのバイト数」を16kBから4kBに減らすので、ファイルシステムに4倍のinode数を確保できます。
それでは、新しく作成したパーティション（または論理ボリューム）にファイルシステムを作成しましょう。
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/sda2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/sda2上述のコマンドで、スワップを作成して有効化しましょう。
ルートパーティションのマウント
非 Gentoo インストールメディアを利用している場合、次を実行してマウントポイントを作成する必要があります:
root #mkdir --parents /mnt/gentooパーティションが初期化され、ファイルシステムを格納したので、それらのパーティションをマウントする時です。 mount コマンドを使用しますが、作成されたすべてのパーティションに必要なマウントディレクトリを作成することを忘れないでください。例として、 rootパーティションをマウントします。
root #mount /dev/sda3 /mnt/gentoo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インストールファイルをインストールします。