লিনাক্সে ভার্চুয়াল ফাইল সিস্টেম: কেন তাদের প্রয়োজন এবং তারা কীভাবে কাজ করে? অংশ 1

হাই সব! আপনি ইতিমধ্যে যে কোর্সের প্রেমে পড়েছেন সেগুলির জন্য আমরা নতুন স্ট্রীম চালু করতে থাকি এবং এখন আমরা ঘোষণা করার জন্য তাড়াহুড়ো করছি যে আমরা কোর্সের একটি নতুন সেট শুরু করছি "লিনাক্স প্রশাসক"যা এপ্রিলের শেষে চালু হবে। এই ইভেন্টের জন্য একটি নতুন প্রকাশনার তারিখ দেওয়া হবে। মূল উপাদান সঙ্গে, আপনি করতে পারেন এখানে পড়ুন.

ভার্চুয়াল ফাইল সিস্টেমগুলি এক ধরণের জাদুকরী বিমূর্ততা হিসাবে কাজ করে যা লিনাক্সের দর্শনকে বলতে দেয় যে "সবকিছুই একটি ফাইল।"

একটি ফাইল সিস্টেম কি? লিনাক্সের প্রথম অবদানকারী এবং লেখকদের একজনের কথার উপর ভিত্তি করে রবার্টা লাভা, "একটি ফাইল সিস্টেম হল একটি নির্দিষ্ট কাঠামো অনুসারে একত্রিত ডেটার একটি শ্রেণিবদ্ধ স্টোরেজ।" যাই হোক না কেন, এই সংজ্ঞাটি VFAT (ভার্চুয়াল ফাইল বরাদ্দ সারণী), গিট এবং এর সাথে সমানভাবে উপযুক্ত। কাসান্দ্রা (NoSQL ডাটাবেস) তাহলে ঠিক কি একটি "ফাইল সিস্টেম" হিসাবে যেমন একটি জিনিস সংজ্ঞায়িত?

ফাইল সিস্টেম বেসিক

Linux কার্নেলের এমন একটি সত্তার জন্য কিছু প্রয়োজনীয়তা রয়েছে যা একটি ফাইল সিস্টেম হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। এটা পদ্ধতি বাস্তবায়ন করা আবশ্যক open(), read() и write() অবিরাম বস্তুর জন্য যার নাম আছে। একটি বস্তু-ভিত্তিক দৃষ্টিকোণ থেকে প্রোগ্রামিং, কার্নেল একটি জেনেরিক ফাইল সিস্টেমকে একটি বিমূর্ত ইন্টারফেস হিসাবে সংজ্ঞায়িত করে এবং এই তিনটি বড় ফাংশনকে "ভার্চুয়াল" হিসাবে বিবেচনা করা হয় এবং এর কোন নির্দিষ্ট সংজ্ঞা নেই। তদনুসারে, ডিফল্ট ফাইল সিস্টেম বাস্তবায়নকে একটি ভার্চুয়াল ফাইল সিস্টেম (VFS) বলা হয়।

যদি আমরা একটি সত্তা খুলতে, পড়তে এবং লিখতে পারি, তাহলে সেই সত্তাটিকে একটি ফাইল হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যেমনটি আমরা উপরের কনসোলের উদাহরণ থেকে দেখতে পাচ্ছি।
ভিএফএস ঘটনাটি শুধুমাত্র ইউনিক্স-এর মতো পর্যবেক্ষণকে আন্ডারস্কোর করে যে "সবকিছুই একটি ফাইল"। চিন্তা করুন কতটা অদ্ভুত যে উপরের সেই ছোট্ট /dev/console উদাহরণটি দেখায় কিভাবে কনসোল আসলে কাজ করে। ছবিটি একটি ইন্টারেক্টিভ ব্যাশ সেশন দেখায়। কনসোলে একটি স্ট্রিং পাঠানো (ভার্চুয়াল কনসোল ডিভাইস) এটি একটি ভার্চুয়াল স্ক্রিনে প্রদর্শন করে। VFS এর অন্যান্য, এমনকি অপরিচিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, এটি আপনাকে অনুসন্ধান করতে দেয় তার দ্বারা.

পরিচিত সিস্টেম যেমন ext4, NFS, এবং /proc-এর একটি C ডেটা কাঠামোতে তিনটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ আছে ফাইল_অপারেশন. উপরন্তু, কিছু ফাইল সিস্টেম পরিচিত অবজেক্ট-ওরিয়েন্টেড উপায়ে VFS কার্যকারিতা প্রসারিত এবং পুনরায় সংজ্ঞায়িত করে। রবার্ট লাভ যেমন উল্লেখ করেছেন, ভিএফএস বিমূর্ততা লিনাক্স ব্যবহারকারীদের তাদের অভ্যন্তরীণ ডেটা বিন্যাস নিয়ে চিন্তা না করেই তৃতীয় পক্ষের অপারেটিং সিস্টেম বা পাইপের মতো বিমূর্ত সত্তায় বা থেকে ফাইল অনুলিপি করতে দেয়। ব্যবহারকারীর দিকে (ব্যবহারকারী স্থান), একটি সিস্টেম কল ব্যবহার করে, পদ্ধতিটি ব্যবহার করে একটি প্রক্রিয়া একটি ফাইল থেকে কার্নেল ডেটা স্ট্রাকচারে অনুলিপি করতে পারে read() একটি ফাইল সিস্টেম এবং তারপর পদ্ধতি ব্যবহার করুন write () ডেটা আউটপুটের জন্য অন্য ফাইল সিস্টেম।

বেস VFS প্রকারের অন্তর্গত ফাংশন সংজ্ঞা ফাইলগুলিতে রয়েছে fs/*.c কার্নেল সোর্স কোড, যখন সাবডিরেক্টরি fs/ নির্দিষ্ট ফাইল সিস্টেম ধারণ করে। কোর যেমন সত্তা রয়েছে cgroups, /dev и tmpfs, যা বুট প্রক্রিয়ার সময় প্রয়োজন হয় এবং তাই কার্নেল সাবডিরেক্টরিতে সংজ্ঞায়িত করা হয় init/. লক্ষ্য করুন cgroups, /dev и tmpfs "বড় তিনটি" ফাংশন কল করবেন না file_operations, কিন্তু সরাসরি পড়া এবং মেমরি লিখুন.
নীচের চিত্রটি দেখায় কিভাবে ইউজারস্পেস লিনাক্স সিস্টেমে সাধারণত মাউন্ট করা বিভিন্ন ধরনের ফাইল সিস্টেম অ্যাক্সেস করে। স্ট্রাকচার দেখানো হয়নি pipes, dmesg и POSIX clocks, যা গঠন বাস্তবায়ন file_operations, VFS স্তরের মাধ্যমে অ্যাক্সেস করা হয়েছে।

VFS হল একটি "র্যাপার লেয়ার" যা সিস্টেম কল এবং নির্দিষ্ট কিছু বাস্তবায়নের মধ্যে file_operationsযেমন ext4 и procfs. ফাংশন file_operations ডিভাইস ড্রাইভার বা মেমরি অ্যাক্সেস ডিভাইসের সাথে যোগাযোগ করতে পারে। tmpfs, devtmpfs и cgroups ব্যবহার করবেন না file_operations, কিন্তু সরাসরি মেমরি অ্যাক্সেস.
VFS-এর অস্তিত্ব কোড পুনঃব্যবহারের সুযোগ দেয়, যেহেতু ফাইল সিস্টেমের সাথে যুক্ত মৌলিক পদ্ধতিগুলিকে প্রতিটি ধরনের ফাইল সিস্টেম দ্বারা পুনরায় প্রয়োগ করতে হয় না। কোড পুনঃব্যবহার সফটওয়্যার ইঞ্জিনিয়ারদের মধ্যে একটি সাধারণ অভ্যাস! তবে, যদি পুনরায় ব্যবহারযোগ্য কোড থাকে গুরুতর ভুল, সাধারণ পদ্ধতি উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত সমস্ত বাস্তবায়ন তাদের দ্বারা ভোগে।

/tmp: সহজ ইঙ্গিত

একটি সিস্টেমে VFS উপস্থিত রয়েছে তা সনাক্ত করার একটি সহজ উপায় হল টাইপ করা mount | grep -v sd | grep -v :/, যা সমস্ত মাউন্ট করা দেখাবে (mounted) ফাইল সিস্টেম যা ডিস্ক-নিবাসী এবং নন-এনএফএস নয়, যা বেশিরভাগ কম্পিউটারে সত্য। তালিকাভুক্ত মাউন্টগুলির মধ্যে একটি (mounts) VFS নিঃসন্দেহে হবে /tmp, ঠিক?

সেই স্টোরেজ সবাই জানে / tmp একটি শারীরিক মাধ্যমে - পাগলামি! উৎস.

কেন এটা সংরক্ষণ করা অবাঞ্ছিত /tmp শারীরিক মিডিয়াতে? কারণ ফাইল ইন /tmp অস্থায়ী এবং স্টোরেজ ডিভাইসগুলি মেমরির তুলনায় ধীর হয় যেখানে tmpfs তৈরি করা হয়। অধিকন্তু, মেমরির চেয়ে ওভাররাইট করার সময় শারীরিক মিডিয়া পরিধানের জন্য বেশি সংবেদনশীল। অবশেষে, /tmp-এর ফাইলগুলিতে সংবেদনশীল তথ্য থাকতে পারে, তাই প্রতিটি রিবুটের সময় সেগুলিকে অদৃশ্য করে দেওয়া একটি অপরিহার্য বৈশিষ্ট্য।

দুর্ভাগ্যবশত, কিছু লিনাক্স ডিস্ট্রিবিউশন ইনস্টলেশন স্ক্রিপ্ট ডিফল্টরূপে স্টোরেজ ডিভাইসে /tmp তৈরি করে। আপনার সিস্টেমেও যদি এটি ঘটে থাকে তবে হতাশ হবেন না। সঙ্গে কয়েকটি সহজ নির্দেশাবলী অনুসরণ করুন আর্ক উইকিএটি ঠিক করতে, এবং সচেতন হতে হবে যে মেমরির জন্য বরাদ্দ করা হয়েছে tmpfs অন্যান্য উদ্দেশ্যে অনুপলব্ধ হয়ে যায়। অন্য কথায়, একটি দৈত্য tmpfs এবং এতে বড় ফাইল সহ একটি সিস্টেম মেমরি ফুরিয়ে যেতে পারে এবং ক্র্যাশ হতে পারে। আরেকটি ইঙ্গিত: একটি ফাইল সম্পাদনা করার সময় /etc/fstab, মনে রাখবেন এটি অবশ্যই একটি নতুন লাইন দিয়ে শেষ হবে, অন্যথায় আপনার সিস্টেম বুট হবে না।

/proc এবং /sys

ব্যতীত /tmp, ভিএফএস (ভার্চুয়াল ফাইল সিস্টেম) যা লিনাক্স ব্যবহারকারীদের কাছে সবচেয়ে বেশি পরিচিত /proc и /sys. (/dev ভাগ করা মেমরিতে থাকে এবং নেই file_operations) কেন এই দুটি উপাদান? এর এই সমস্যা তাকান.

procfs কার্নেলের একটি স্ন্যাপশট তৈরি করে এবং এটি যে প্রক্রিয়াগুলির জন্য নিরীক্ষণ করে userspace। দ্য /proc কার্নেল যা উপলব্ধ আছে সে সম্পর্কে তথ্য মুদ্রণ করে, যেমন ইন্টারাপ্ট, ভার্চুয়াল মেমরি এবং শিডিউলার। এছাড়া, /proc/sys কমান্ডের সাথে পরামিতি কনফিগার করা স্থান sysctl, সহজলভ্যের জন্যে userspace. পৃথক প্রক্রিয়ার স্থিতি এবং পরিসংখ্যান ক্যাটালগগুলিতে প্রদর্শিত হয় /proc/.

এটা হল /proc/meminfo একটি খালি ফাইল যা তবুও মূল্যবান তথ্য ধারণ করে।

আচরণ /proc ফাইলগুলি দেখায় কিভাবে ভিন্ন ভিএফএস ডিস্ক ফাইল সিস্টেম হতে পারে। একদিকে, /proc/meminfo কমান্ড দিয়ে দেখা যেতে পারে এমন তথ্য রয়েছে free. অন্যদিকে, এটা খালি! এটা কিভাবে কাজ করে? শিরোনামের বিখ্যাত নিবন্ধটির কথা মনে করিয়ে দেয় পরিস্থিতি চাঁদের অস্তিত্ব কি থাকে যখন কেউ তার দিকে তাকায় না? বাস্তবতা এবং কোয়ান্টাম তত্ত্ব"1985 সালে কর্নেল বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক ডেভিড মারমিন লিখেছেন। আসল বিষয়টি হল যে যখন একটি অনুরোধ করা হয় তখন কার্নেল মেমরির পরিসংখ্যান সংগ্রহ করে /proc, এবং আসলে ফাইলগুলিতে /proc যখন কেউ তাকায় না তখন কিছুই নেই। যেমন বললে মারমিন, "মৌলিক কোয়ান্টাম মতবাদ বলে যে পরিমাপ সাধারণত পরিমাপ করা সম্পত্তির একটি প্রাক-বিদ্যমান মান প্রকাশ করে না।" (এবং চাঁদ সম্পর্কে প্রশ্নটিকে হোমওয়ার্ক হিসাবে বিবেচনা করুন!)
মনে হচ্ছে শূন্যতা procfs অর্থপূর্ণ কারণ সেখানে তথ্য গতিশীল। সঙ্গে একটি সামান্য ভিন্ন পরিস্থিতি sysfs. অন্তত এক বাইট আকারের কতগুলি ফাইল আছে তার তুলনা করা যাক /proc এবং ইন /sys.

Procfs একটি ফাইল আছে, যেমন রপ্তানিকৃত কার্নেল কনফিগারেশন, যা একটি ব্যতিক্রম কারণ এটি শুধুমাত্র প্রতি বুট একবার তৈরি করতে হবে। অন্যদিকে, ইন /sys অনেক বড় ফাইল আছে, যার মধ্যে অনেকগুলি মেমরির পুরো পৃষ্ঠা নেয়। সাধারণত ফাইল sysfs ঠিক একটি সংখ্যা বা লাইন ধারণ করে, যেমন ফাইল পড়ার থেকে প্রাপ্ত তথ্যের টেবিলের বিপরীতে /proc/meminfo.

লক্ষ্য sysfs - কার্নেল যা কল করে তার রিড/রাইট বৈশিষ্ট্য প্রদান করে «kobjects» ইউজারস্পেসে। একমাত্র লক্ষ্য kobjects লিঙ্ক গণনা হচ্ছে: যখন একটি kobject-এর শেষ লিঙ্কটি সরানো হয়, তখন সিস্টেম এটির সাথে সম্পর্কিত সংস্থানগুলি পুনরুদ্ধার করবে। তবুও, /sys বিখ্যাত অধিকাংশ আপ তোলে "ব্যবহারকারী স্থানের জন্য স্থিতিশীল ABI" কোর, যা কেউ কখনও কোন পরিস্থিতিতে পারে না "বিরতি". এর মানে এই নয় যে sysfs-এর ফাইলগুলি স্থির, যা অস্থির বস্তুর রেফারেন্স গণনার সাথে অসামঞ্জস্যপূর্ণ হবে।
কার্নেলের স্থিতিশীল ABI যা উপস্থিত হতে পারে তা সীমাবদ্ধ করে /sys, সেই নির্দিষ্ট মুহূর্তে আসলে কি উপস্থিত থাকে তা নয়। sysfs-এ ফাইলের অনুমতির তালিকা করা ডিভাইস, মডিউল, ফাইল সিস্টেম ইত্যাদির জন্য কীভাবে কনফিগারযোগ্য সেটিংসের অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। কনফিগার করা বা পড়তে পারে। যৌক্তিক উপসংহার হল যে procfs কার্নেলের স্থিতিশীল ABI-এর অংশ, যদিও এটি স্পষ্টভাবে বলা হয়নি ডকুমেন্টেশন.

ফাইল sysfs প্রতিটি সত্তার জন্য একটি নির্দিষ্ট সম্পত্তি বর্ণনা করুন এবং এটি পঠনযোগ্য, লিখনযোগ্য বা উভয়ই হতে পারে। ফাইলে "0" মানে SSD সরানো যাবে না।

আসুন অনুবাদের দ্বিতীয় অংশটি শুরু করি কিভাবে ইবিপিএফ এবং বিসিসি টুল ব্যবহার করে ভিএফএস নিরীক্ষণ করা যায়, এবং এখন আমরা আপনার মন্তব্যের জন্য অপেক্ষা করছি এবং ঐতিহ্যগতভাবে আপনাকে আমন্ত্রণ জানাচ্ছি খোলা ওয়েবিনার, যা আমাদের শিক্ষক দ্বারা 9 এপ্রিল অনুষ্ঠিত হবে - ভ্লাদিমির ড্রোজডেটস্কি.

উত্স: www.habr.com