Ўсім прывітанне! Мы працягваем запускі новых патокаў па ўжо ўпадабаных вам курсах і зараз спяшаемся паведаміць аб тым, што ў нас стартуе новы набор па курсе. , які запусціцца ў канцы красавіка. Да гэтай падзеі і будзе прымеркавана новая публікацыя. З арыгіналам матэрыялу можна .
Віртуальныя файлавыя сістэмы выконваюць ролю нейкай чароўнай абстракцыі, якая дазваляе філасофіі Linux казаць, што "ўсё з'яўляецца файлам".
Што такое файлавая сістэма? Абапіраючыся на словы аднаго з першых кантрыб'ютараў і аўтараў Linux , "Файлавая сістэма - гэта іерархічнае сховішча дадзеных, сабранае ў адпаведнасці з пэўнай структурай". Як бы там ні было, гэтае вызначэнне ў роўнай меры добра падыходзіць для VFAT (Virtual File Allocation Table), Git і (). Так што менавіта вызначае такое паняцце, як "файлавая сістэма"?
Асновы файлавай сістэмы
Ядро Linux мае пэўныя патрабаванні да сутнасці, якая можа лічыцца файлавай сістэмай. Яна павінна рэалізоўваць метады open(), read() и write() для пастаянных аб'ектаў, якія маюць імёны. З пункту гледжання аб'ектна-арыентаванага , ядро вызначае абагульненую файлавую сістэму (generic filesystem) у якасці абстрактнага інтэрфейсу, а гэтыя тры вялікія функцыі лічацца "віртуальнымі" і не маюць канкрэтнага вызначэння. Адпаведна, рэалізацыя файлавай сістэмы па змаўчанні завецца віртуальнай файлавай сістэмай (VFS).
Калі мы можам адчыняць, чытаць і запісваць у сутнасць, то гэтая сутнасць лічыцца файлам, як мы бачым з прыкладу ў кансолі зверху.
Феномен VFS толькі падкрэслівае назіранне, характэрнае для Unix-падобных сістэм, якое абвяшчае, што "усё з'яўляецца файлам". Падумайце, наколькі дзіўна, што той маленькі прыклад зверху з /dev/console паказвае, як насамрэч працуе кансоль. На малюнку намалявана інтэрактыўная Bash сесія. Адпраўка радка ў кансоль (virtual console device) адлюстроўвае яе на віртуальным экране. VFS мае іншыя, яшчэ дзіўнейшыя ўласцівасці. Напрыклад, яна дае магчымасць ажыццяўляць пошук па .
Знаёмыя нам сістэмы, такія як ext4, NFS і /proc маюць тры важныя функцыі ў структуры дадзеных З, якая завецца . Акрамя таго, вызначаныя файлавыя сістэмы пашыраюць і перавызначаюць функцыі VFS звыклым аб'ектна-арыентаваным спосабам. Як адзначае Роберт Лаў, абстракцыя VFS дазваляе карыстачам Linux бестурботна капіяваць файлы ў або з іншых аперацыйных сістэм або абстрактных сутнасцяў, такіх як pipes, не турбуючыся аб іх унутраным фармаце дадзеных. З боку карыстача(userspace) з дапамогай сістэмнага выкліку працэс можа капіяваць з файла ў структуры дадзеных ядра з дапамогай метаду read() адной файлавай сістэмы, а затым выкарыстоўваць метад write () іншы файлавай сістэмы для вываду дадзеных.
Азначэнні функцый, якія прыналежаць да базавых тыпаў VFS, знаходзяцца ў файлах зыходнага кода ядра, у той час як падкаталогі fs/ утрымоўваюць вызначаныя файлавыя сістэмы. У ядры таксама змяшчаюцца сутнасці, такія як cgroups, /dev и tmpfs, якія патрабуюцца ў працэсе загрузкі і таму вызначаюцца ў падкаталогу ядра init/. Заўважце, што cgroups, /dev и tmpfs не выклікаюць "вялікую тройку" функцый file_operations, а наўпрост чытаюць і пішуць у памяць.
На прыведзенай ніжэй дыяграме паказана, як userspace звяртаецца да розных тыпаў файлавых сістэм, звычайна якія мантуюцца ў сістэмах Linux. Не паказаны такія канструкцыі як pipes, dmesg и POSIX clocks, якія таксама рэалізуюць структуру file_operations, доступ да якіх праходзіць праз пласт VFS.
VFS - гэта «пласт абалонкі» паміж сістэмнымі выклікамі і рэалізацыямі пэўных file_operations, Такіх як ext4 и procfs. Функцыі file_operations могуць узаемадзейнічаць або з драйверамі прылад, або з прыладамі доступу да памяці. tmpfs, devtmpfs и cgroups не выкарыстоўваюць file_operations, а напрамую звяртаюцца да памяці.
Існаванне VFS забяспечвае магчымасць перавыкарыстоўваць код, бо асноўныя метады, злучаныя з файлавымі сістэмамі, не павінны быць паўторна рэалізаваны кожным тыпам файлавай сістэмы. Перавыкарыстанне кода - шырокапрымяняецца практыка праграмных інжынераў! Аднак, калі паўторна выкарыстоўваецца код змяшчае , Ад іх пакутуюць усе рэалізацыі, якія ўспадкоўваюць агульныя метады.
/tmp: Простая падказка
Просты спосаб выявіць, што VFS прысутнічаюць у сістэме - гэта ўвесці mount | grep -v sd | grep -v :/, што пакажа ўсё змантаваныя (mounted) файлавыя сістэмы, якія не з'яўляюцца рэзідэнтамі на дыску і ня NFS, што справядліва на большасці кампутараў. Адным з пералічаных маўнтаў(mounts) VFS, несумненна, будзе /tmp, праўда?
Усе ведаюць, што захоўванне / tmp на фізічным носьбіце - вар'яцтва! .
Чаму непажадана захоўваць /tmp на фізічным носьбіце? Таму што файлы ў /tmp з'яўляюцца часавымі, а прылады захоўвання павольней, чым памяць, дзе ствараецца tmpfs. Больш за тое, фізічныя носьбіты больш схільныя зносу пры перазапісе, чым памяць. Нарэшце, файлы ў /tmp могуць утрымоўваць канфідэнцыйную інфармацыю, таму іх знікненне пры кожнай перазагрузцы з'яўляецца неад'емнай функцыяй.
Нажаль, некаторыя скрыпты ўсталёўкі Linux дыстрыбутываў ствараюць /tmp на прыладзе захоўвання па змаўчанні. Не адчайвайцеся, калі гэта адбылося і з вашай сістэмай. Выканайце некалькі простых інструкцый з , Каб гэта выправіць, і памятайце аб тым, што памяць выдзеленая для tmpfs становіцца недаступнай для іншых мэт. Іншымі словамі, сістэма з гіганцкай tmpfs і вялікімі файламі ў ёй можа выдаткаваць усю памяць і зваліцца. Іншая падказка: падчас рэдагавання файла /etc/fstab, памятаеце аб тым, што ён павінен заканчвацца новым радком, інакш ваша сістэма не загрузіцца.
/proc і /sys
Акрамя /tmp, VFS (віртуальныя файлавыя сістэмы), якія найболей знаёмыя карыстачам Linux – гэта /proc и /sys, (/dev размяшчаецца ў агульнай памяці і не мае file_operations). Чаму менавіта гэтыя два кампаненты? Давайце разбяромся ў гэтым пытанні.
procfs стварае здымак імгненнага стану ядра і працэсаў, якія ён кантралюе для userspace. У /proc ядро выводзіць інфармацыю аб тым, якімі сродкамі яно размяшчае, напрыклад, перапыненні, віртуальная памяць і планавальнік. Акрамя таго, /proc/sys – гэта месца, дзе параметры, якія наладжваюцца з дапамогай каманды sysctl, даступныя для userspace. Статус і статыстыка асобных працэсаў выводзіцца ў каталогах /proc/.
Тут /proc/meminfo - Гэта пусты файл, які тым не менш змяшчае каштоўную інфармацыю.
Паводзіны /proc файлаў паказвае, якімі непадобнымі могуць быць дыскавыя файлавыя сістэмы VFS. З аднаго боку, /proc/meminfo змяшчаюць інфармацыю, якую можна паглядзець камандай free. З другога ж, там пуста! Як так атрымоўваецца? Сітуацыя нагадвае знакаміты артыкул пад назвай , напісаную прафесарам фізікі Карнэльскага ўніверсітэта Дэвідам Мермінам у 1985 годзе. Справа ў тым, што ядро збірае статыстыку памяці, калі адбываецца запыт да /proc, і на самой справе ў файлах /proc нічога няма, калі ніхто туды не глядзіць. Як сказаў , «Фундаментальная квантавая дактрына абвяшчае, што вымярэнне, як правіла, не выяўляе раней існавалага значэння вымяранага ўласцівасці.» (А над пытаннем пра месяц падумайце ў якасці хатняга задання!)
Уяўная пустата procfs мае сэнс, паколькі якая размяшчаецца там інфармацыя дынамічная. Трохі іншая сітуацыя з sysfs. Давайце параўнаем, колькі файлаў памерам не меней аднаго байта ёсць у /proc і ў /sys.
Procfs мае адзін файл, а менавіта экспартаваную канфігурацыю ядра, якая з'яўляецца выключэннем, паколькі яе трэба генераваць толькі адзін раз за загрузку. З іншага боку, у /sys ляжыць мноства больш аб'ёмных файлаў, многія з якіх займаюць цэлую старонку памяці. Звычайна файлы sysfs утрымоўваюць роўна адзін лік ці радок, у адрозненне ад табліц інфармацыі, атрымоўванай пры чытанні такіх файлаў, як /proc/meminfo.
Мэта sysfs – даць уласцівасці даступныя для чытання і запісы таго, што ядро называе «kobjects» у userspace. Адзіная мэта kobjects - гэта падлік спасылак: калі выдаляецца апошняя спасылка на kobject, сістэма адновіць рэсурсы, звязаныя з ім. Тым не менш, /sys складае большую частку знакамітага ядра, якое ніхто ніколі, ні пры якіх абставінах не можа . Гэта не азначае, што файлы ў sysfs статычныя, што супярэчыла б падліку спасылак на нестабільныя аб'екты.
Стабільны двайковы інтэрфейс прыкладанняў ядра (kernel's stable ABI) абмяжоўвае тое, што можа з'явіцца ў /sys, а не тое, што на самой справе прысутнічае ў дадзены канкрэтны момант. Лістынг дазволаў на файлы ў sysfs забяспечвае разуменне таго, як канфігуруемыя параметры прылад, модуляў, файлавых сістэм і г.д. могуць быць настроены ці прачытаныя. Які робіцца лагічная выснова, што procfs таксама з'яўляецца часткай stable ABI ядра, хоць гэта не паказана відавочна ў .
Файлы ў sysfs апісваюць адну канкрэтную ўласцівасць для кожнай сутнасці і могуць быць чытэльнымі, перазапісвальнымі або і тое і іншае адразу. "0" у файле кажа аб тым, што SSD не можа быць выдалены.
Другую частку перакладу пачнем з таго, як назіраць за VFS з дапамогай інструментаў eBPF і bcc, а зараз чакаем вашыя каментары і традыцыйна запрашаем на , які ўжо 9 красавіка правядзе наш выкладчык .
Крыніца: habr.com