Handbuch:SPARC/Installation/Festplatten
Einführung in blockorientierte Geräte
Blockorientierte Geräte
Schauen wir uns die Festplatten-spezifischen Aspekte von Gentoo Linux und Linux im Allgemeinen an - insbesondere blockorientierte Geräte (Block Devices), Partitionen und Linux Dateisysteme. Wenn Sie die Vor- und Nachteile von Festplatten verstanden haben, können Sie Partitionen und Dateisysteme für die Installation erstellen.
Zu Beginn schauen wir uns blockorientierte Geräte an. SCSI- und SATA-Laufwerke haben Device-Namen wie: /dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc usw. Modernere Rechner können PCI-Express basierte NVMe Solid-State-Disks haben, die Device-Namen haben wie: /dev/nvme0n1, /dev/nvme0n2 usw.
Die folgende Tabelle soll Lesern dabei helfen herauszufinden, wo bestimmte Arten von blockorientierten Geräten zu finden sind:
| Geräte-Typ | Standard Geräte-name | Anmerkungen |
|---|---|---|
| SATA, SAS, SCSI, oder 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. As example, the first partition on the first SATA device is called /dev/sda1. |
| 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. The first partition on the first NVMe device is called /dev/nvme0n1p1. |
| MMC, eMMC, und 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. Alternatively they could be useful for short-term backups. |
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 SATA, SCSI oder etwas anderem angebunden sind. Das Programm kann den Speicher auf der Festplatte einfach als eine Anhäufung zusammenhängender 4096-Byte (4k) Blöcke mit wahlfreiem Zugriff ansprechen.
Partitionen
Although it is theoretically possible to use the entire 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. These are known as partitions or slices.
The first partition on the first SCSI disk is /dev/sda1, the second /dev/sda2 and so on.
The third partition on Sun systems is set aside as a special "whole disk" slice. This partition must not contain a file system.
Users who are used to the DOS partitioning scheme should note that Sun disklabels do not have "primary" and "extended" partitions. Instead, up to eight partitions are available per drive, with the third of these being reserved.
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 partition scheme
The table below suggests a suitable starting point for most systems. Note that this is only an example, so feel free to use different partitioning schemes.
A separate /boot partition is generally not recommended on SPARC, as it complicates the bootloader configuration.
| Partition | Filesystem | Size | Mount Point | Description |
|---|---|---|---|---|
| /dev/sda1 | ext4 | <2 GB | / | Root partition. For SPARC64 systems with OBP versions 3 or less, this must be less than 2 GB in size, and the first partition on the disk. More recent OBP versions can deal with larger root partitions and, as such, can support having /usr, /var and other locations on the same partition. |
| /dev/sda2 | swap | 512 MB | none | Swap partition. For bootstrap and certain larger compiles, at least 512 MB of RAM (including swap) is required. |
| /dev/sda3 | none | Whole disk | none | Whole disk partition. This is required on SPARC systems. |
| /dev/sda4 | ext4 | at least 2 GB | /usr | /usr partition. Applications are installed here. By default this partition is also used for Portage data (which takes around 500 MB excluding source code). |
| /dev/sda5 | ext4 | at least 1 GB | /var | /var partition. Used for program-generated data. By default Portage uses this partition for temporary space whilst compiling. Certain larger applications such as Mozilla and LibreOffice.org can require over 1 GB of temporary space here when building. |
| /dev/sda6 | ext4 | remaining space | /home | /home partition. Used for users' home directories. |
Using fdisk to partition the disk
The following parts explain how to create the example partition layout described previously, namely:
| Partition | Description |
|---|---|
| /dev/sda1 | / |
| /dev/sda2 | swap |
| /dev/sda3 | whole disk slice |
| /dev/sda4 | /usr |
| /dev/sda5 | /var |
| /dev/sda6 | /home |
Change the partition layout as required. Remember to keep the root partition entirely within the first 2 GB of the disk for older systems. There is also a 15-partition limit for SCSI and SATA.
Firing up fdisk
Start fdisk with the disk as argument:
root #fdisk /dev/sdaCommand (m for help):
To view the available partitions, type in p:
Command (m for help):pDisk /dev/sda (Sun disk label): 64 heads, 32 sectors, 8635 cylinders Units = cylinders of 2048 * 512 bytes Device Flag Start End Blocks Id System /dev/sda1 0 488 499712 83 Linux native /dev/sda2 488 976 499712 82 Linux swap /dev/sda3 0 8635 8842240 5 Whole disk /dev/sda4 976 1953 1000448 83 Linux native /dev/sda5 1953 2144 195584 83 Linux native /dev/sda6 2144 8635 6646784 83 Linux native
Note the Sun disk label in the output. If this is missing, the disk is using the DOS-partitioning, not the Sun partitioning. In this case, use s to ensure that the disk has a Sun partition table:
Command (m for help):sBuilding a new sun disklabel. Changes will remain in memory only, until you decide to write them. After that, of course, the previous content won't be recoverable. Drive type ? auto configure 0 custom (with hardware detected defaults) a Quantum ProDrive 80S b Quantum ProDrive 105S c CDC Wren IV 94171-344 d IBM DPES-31080 e IBM DORS-32160 f IBM DNES-318350 g SEAGATE ST34371 h SUN0104 i SUN0207 j SUN0327 k SUN0340 l SUN0424 m SUN0535 n SUN0669 o SUN1.0G p SUN1.05 q SUN1.3G r SUN2.1G s IOMEGA Jaz Select type (? for auto, 0 for custom): 0 Heads (1-1024, default 64): Using default value 64 Sectors/track (1-1024, default 32): Using default value 32 Cylinders (1-65535, default 8635): Using default value 8635 Alternate cylinders (0-65535, default 2): Using default value 2 Physical cylinders (0-65535, default 8637): Using default value 8637 Rotation speed (rpm) (1-100000, default 5400): 10000 Interleave factor (1-32, default 1): Using default value 1 Extra sectors per cylinder (0-32, default 0): Using default value 0
The right values can be found in the documentation of the hard disk itself. The 'auto configure' option does not usually work.
Deleting existing partitions
It's time to delete any existing partitions. To do this, type d and hit Enter. Give the partition number to delete. To delete a pre-existing /dev/sda1, type:
Command (m for help):dPartition number (1-4): 1
Do not delete partition 3 (whole disk). This is required. If this partition does not exist, follow the "Creating a Sun Disklabel" instructions above.
After deleting all partitions except the Whole disk slice,a partition layout similar to the following should show up:
Command (m for help):pDisk /dev/sda (Sun disk label): 64 heads, 32 sectors, 8635 cylinders Units = cylinders of 2048 * 512 bytes Device Flag Start End Blocks Id System /dev/sda3 0 8635 8842240 5 Whole disk
Creating the root partition
Next create the root partition. To do this, type n to create a new partition, then type 1 to create the partition. When prompted for the first cylinder, hit Enter. When prompted for the last cylinder, type +512M to create a partition 512 MB in size. Make sure that the entire root partition fits within the first 2 GB of the disk. The output of these steps is as follows:
Command (m for help):nPartition number (1-8): 1 First cylinder (0-8635): (press Enter) Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (0-8635, default 8635): +512M
When listing the partitions (through p), the following partition printout is shown:
Command (m for help):pDisk /dev/sda (Sun disk label): 64 heads, 32 sectors, 8635 cylinders Units = cylinders of 2048 * 512 bytes Device Flag Start End Blocks Id System /dev/sda1 0 488 499712 83 Linux native /dev/sda3 0 8635 8842240 5 Whole disk
Creating a swap partition
Next, let's create the swap partition. To do this, type n to create a new partition, then 2 to create the second 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 512 MB 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:
root #Command (m for help): root #pDisk /dev/sda (Sun disk label): 64 heads, 32 sectors, 8635 cylinders Units = cylinders of 2048 * 512 bytes Device Flag Start End Blocks Id System /dev/sda1 0 488 499712 83 Linux native /dev/sda2 488 976 499712 82 Linux swap /dev/sda3 0 8635 8842240 5 Whole disk
Creating the usr, var and home partitions
Finally, let's create the /usr, /var and /home partitions. As before, type n to create a new partition, then type 4 to create the third partition (we do not count the whole disk as being a partition), /dev/sda4 in our case. When prompted for the first cylinder, hit Enter. When prompted for the last cylinder, enter +2048M to create a partition 2 GB in size. Repeat this process for /dev/sda5 and sda6, using the desired sizes. When finished, the partition table will look similar to the following:
Command (m for help):pDisk /dev/sda (Sun disk label): 64 heads, 32 sectors, 8635 cylinders Units = cylinders of 2048 * 512 bytes Device Flag Start End Blocks Id System /dev/sda1 0 488 499712 83 Linux native /dev/sda2 488 976 499712 82 Linux swap /dev/sda3 0 8635 8842240 5 Whole disk /dev/sda4 976 1953 1000448 83 Linux native /dev/sda5 1953 2144 195584 83 Linux native /dev/sda6 2144 8635 6646784 83 Linux native
Save and exit
Save the partition layout and exit fdisk by typing w:
Command (m for help):w
Erstellen von Dateisystemen
Einleitung
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 ...
Dateisysteme
Linux unterstützt mehrere Dutzend Dateisysteme, wobei allerdings viele davon für ganz spezielle Anwendungszwecke optimiert sind. Nur einige Dateisysteme gelten als stabil auf der sparc Architektur. Es ist ratsam, sich über Dateisysteme und deren Unterstützungsgrad zu informieren, damit Sie nicht für wichtige Partitionen ein eher experimentelles Dateisystem wählen. ext4 ist das empfohlene all-round Dateisystem für alle Plattformen.
- btrfs
- Ein "next-generation" Dateisystem, das moderne Features wie Snapshots, Selbst-Heilung mit Hilfe von Checksums, transparente Komprimierung, Subvolumes und integriertes RAID enthält. Kernel älter als 5.4.y enthalten Fehler, die zu "Filesystem corruption" führen können. Solche Kernel sollten keinesfalls auf Produktibsystemen eingesetzt werden. Das englische Original dieses Handbuchs beschreibt die Fehler folgendermaßen: "Kernels prior to 5.4.y are not guaranteed to be safe to use with btrfs in production because fixes for serious issues are only present in the more recent releases of the LTS kernel branches. Filesystem corruption issues are common on older kernel branches, with anything older than 4.4.y being especially unsafe and prone to corruption. Corruption is more likely on older kernels (than 5.4.y) when compression is enabled. RAID 5/6 and quota groups unsafe on all versions of btrfs. Furthermore, btrfs can counter-intuitively fail filesystem operations with ENOSPC when df reports free space due to internal fragmentation (free space pinned by DATA + SYSTEM chunks, but needed in METADATA chunks). Additionally, a single 4K reference to a 128M extent inside btrfs can cause free space to be present, but unavailable for allocations. This can also cause btrfs to return ENOSPC when free space is reported by df. Installing sys-fs/btrfsmaintenance and configuring the scripts to run periodically can help to reduce the possibility of ENOSPC issues by rebalancing btrfs, but it will not eliminate the risk of ENOSPC when free space is present. Some workloads will never hit ENOSPC while others will. If the risk of ENOSPC in production is unacceptable, you should use something else. If using btrfs, be certain to avoid configurations known to have issues. With the exception of ENOSPC, information on the issues present in btrfs in the latest kernel branches is available at the btrfs wiki status page."
- ext2
- Das ist das erprobte und wahre Linux Dateisystem - aber es hat kein Metadaten-Journaling. Dies bedeutet, dass routinemäßige ext2 Dateisystemüberprüfungen beim Systemstart viel Zeit kosten können. Mittlerweile gibt es eine gute Auswahl an Journaling-Dateisystemen, die sehr schnell auf Konsistenz überprüft werden können und deshalb gegenüber 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.
- ext3
- 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.
- ext4
- 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 verwalten. 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 es dem Dateisystemtreiber ermöglichen, das Layout der Daten auf der Festplatte zu optimieren. Es ist das empfohlene Allzweck-Dateisystem für jede Plattform.
- f2fs
- 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.
- JFS
- Das Hochleistungs-Journaling-Dateisystem von IBM. JFS ist ein schlankes, schnelles und verlässliches B+-Baum basiertes Dateisystem mit guter Performance unter verschiedensten Gegebenheiten.
- ReiserFS
- Ein B+-Baum basiertes Journaling-Dateisystem mit einer guten Allgemeinleistung, besonders im Umgang mit winzigen Dateien für den Preis von höherer CPU-Auslastung. ReiserFS version 3 is included in the mainline Linux kernel, but is not recommended to be used when initially installing a Gentoo system. Newer versions of the ReiserFS filesystem exist, however they require additional patching of the mainline kernel to be utilized.
- XFS
- 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, aber es wird kontinuierlich weiterentwickelt und um moderne Features erweitert.
- VFAT
- Auch als FAT32 bekannt, wird von Linux unterstützt, aber unterstützt keine Standard UNIX Berechtigungen. Es wird vor allem aus Kompatibilitätsgründen zu anderen Betriebssystemen (Microsoft Windows oder Apple's OSX) verwendet. VFAT ist Voraussetzung für die Bootloader Firmware mancher Systeme (wie UEFI).
- NTFS
- This "New Technology" filesystem is the flagship filesystem of Microsoft Windows since Windows NT 3.1. Similar to VFAT above it does not store UNIX permission settings or extended attributes necessary for BSD or Linux to function properly, therefore it should not be used as a root filesystem. It should only be used for interoperability with Microsoft Windows systems (note the emphasis on only).
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 root-Partition (/dev/sda1) als ext4 zu formatieren (wie in dem Beispiel-Partitionsschema), würde man folgende Befehle verwenden:
root #mkfs.ext4 /dev/sda1Bei der Verwendung von ext2, ext3 oder ext4 auf kleinen Partitionen (kleiner als 8 GiB), sollte das Dateisystem mit den passenden Optionen erstellt werden, um genügend Inodes zu reservieren. Dies kann mit einer der folgenden Anweisungen 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.
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/sda2Zur Aktivierung der Swap-Partition verwenden Sie swapon:
root #swapon /dev/sda2Erzeugen 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/sda1 /mnt/gentooWenn sich /tmp/ auf einer separaten Partition befinden muss, ändern Sie die Berechtigungen nach dem Einhängen:
root #chmod 1777 /mnt/gentoo/tmpIn 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.