{"id":30851,"date":"2019-10-31T21:37:47","date_gmt":"2019-10-31T18:37:47","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/virtualnye-fajlovye-sistemy-v-linux-zachem-oni-nuzhny-i-kak-oni-rabotayut-chast-1\/"},"modified":"2019-10-31T21:37:47","modified_gmt":"2019-10-31T18:37:47","slug":"virtualnye-fajlovye-sistemy-v-linux-zachem-oni-nuzhny-i-kak-oni-rabotayut-chast-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/virtualnye-fajlovye-sistemy-v-linux-zachem-oni-nuzhny-i-kak-oni-rabotayut-chast-1","title":{"rendered":"Virtuelle Dateisysteme in Linux: Warum sind sie wichtig und wie funktionieren sie? Teil 1","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Hallo zusammen! Wir setzen die Einf\u00fchrung neuer Streams zu den bereits beliebten Kursen fort und freuen uns, Ihnen mitteilen zu k\u00f6nnen, dass wir einen neuen Kursstart haben, \u201eLinux-Administrator\u201c<\/a><\/noindex>der Ende April beginnen wird. Zu diesem Anlass wird eine neue Ver\u00f6ffentlichung bereitgestellt. Die Originalinhalte k\u00f6nnen Sie hier einsehen.<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Virtuelle Dateisysteme fungieren als eine Art magische Abstraktion, die es der Philosophie von Linux erm\u00f6glicht, zu sagen: \"Alles ist eine Datei.\"<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nWas ist ein Dateisystem? Um die Worte eines der ersten Mitwirkenden und Autoren von Linux, Robert Love,<\/a><\/noindex>zu zitieren: \"Ein Dateisystem ist ein hierarchisches Datenspeicherformat, das gem\u00e4\u00df einer bestimmten Struktur angeordnet ist.\" Ungeachtet dessen passt diese Definition ebenso gut zu VFAT (Virtual File Allocation Table), Git und Cassandra,<\/a><\/noindex> (einer NoSQL-Datenbank.<\/a><\/noindex>Was definiert also den Begriff \"Dateisystem\"?<\/a><\/noindex><\/p>\n

Grundlagen des Dateisystems<\/b><\/p>\n

Der Linux-Kernel hat bestimmte Anforderungen an die Entit\u00e4t, die als Dateisystem angesehen werden kann. Sie muss die Methoden open(),<\/code>, read()<\/code> und write(),<\/code> f\u00fcr dauerhafte Objekte, die Namen haben, implementieren. Aus der Sicht der objektorientierten Programmierung.<\/a><\/noindex>, der Kern definiert das generische Dateisystem (generic filesystem) als abstrakte Schnittstelle, w\u00e4hrend diese drei gro\u00dfen Funktionen als \u201evirtuell\u201c gelten und keine spezifische Definition haben. Entsprechend wird die Standardimplementierung des Dateisystems als virtuelle Datei-System (VFS) bezeichnet.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nWenn wir eine Entit\u00e4t \u00f6ffnen, lesen und schreiben k\u00f6nnen, dann wird diese Entit\u00e4t als Datei betrachtet, wie wir im obigen Konsolenbeispiel sehen k\u00f6nnen.
\n Das Ph\u00e4nomen der VFS unterstreicht nur die in Unix-\u00e4hnlichen Systemen \u00fcbliche Beobachtung, dass \u201ealles eine Datei ist\u201c. \u00dcberlegen Sie, wie seltsam es ist, dass das kleine obige Beispiel mit \/dev\/console zeigt, wie die Konsole tats\u00e4chlich funktioniert. Das Bild zeigt eine interaktive Bash-Sitzung. Das Senden einer Zeile an die Konsole (virtual console device) wird auf dem virtuellen Bildschirm angezeigt. VFS hat andere, noch merkw\u00fcrdige Eigenschaften. Zum Beispiel erm\u00f6glicht es die Suche nach ihnen<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Die uns bekannten Systeme wie ext4, NFS und \/proc haben drei wichtige Funktionen in der C-Datenstruktur, die genannt wird file_operations<\/a><\/noindex>. Dar\u00fcber hinaus erweitern und \u00fcberschreiben bestimmte Dateisysteme die Funktionen des VFS auf vertraute objektorientierte Weise. Wie Robert Love anmerkt, erm\u00f6glicht die VFS-Abstraktion Linux-Benutzern, Dateien sorglos in oder aus fremden Betriebssystemen oder abstrakten Entit\u00e4ten wie Pipes zu kopieren, ohne sich um deren internes Datenformat k\u00fcmmern zu m\u00fcssen. Von der Benutzerebene aus kann ein Prozess durch einen Systemaufruf aus einer Datei in die Datenstrukturen des Kernels kopieren, indem er die Methode read()<\/code> eines Dateisystems verwendet und dann die Methode write ()<\/code> eines anderen Dateisystems f\u00fcr die Ausgabe der Daten.<\/p>\n

Die Funktionsdefinitionen, die zu den grundlegenden VFS-Typen geh\u00f6ren, finden sich in den Dateien fs\/*.c<\/a><\/noindex> des Kernel-Quellcodes, w\u00e4hrend die Unterverzeichnisse fs\/<\/code> spezifische Dateisysteme enthalten. Im Kernel gibt es auch Entit\u00e4ten wie cgroups<\/code>, \/dev<\/code> und tmpfs<\/code>, die w\u00e4hrend des Bootvorgangs ben\u00f6tigt werden und daher im Unterverzeichnis des Kernels definiert sind init\/<\/code>. Beachten Sie, dass cgroups<\/code>, \/dev<\/code> und tmpfs<\/code> die \u00abgro\u00dfe Drei\u00bb Funktionen nicht aufgerufen werden, sondern direkt in den Speicher gelesen und geschrieben wird. file_operations<\/code>, und direkt im Speicher lesen und schreiben.
\n Die folgende Grafik zeigt, wie der Userspace mit verschiedenen Arten von Dateisystemen interagiert, die typischerweise in Linux-Systemen eingebunden werden. Konstruktionen wie Pipes<\/code>, dmesg<\/code> und POSIX-Uhren<\/code>, die ebenfalls die Struktur implementieren, file_operations<\/code>, deren Zugriff \u00fcber die VFS-Schicht erfolgt.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\n VFS ist die \"Abstraktionsschicht\" zwischen Systemaufrufen und der Umsetzung bestimmter file_operations<\/code>, wie zum Beispiel ext4<\/code> und procfs<\/code>. Die Funktionen file_operations<\/code> interagieren entweder mit Ger\u00e4tetreibern oder mit Speichermedien. tmpfs<\/code>, devtmpfs <\/code>und cgroups <\/code>verwendet keine file_operations<\/code>, sondern greift direkt auf den Speicher zu.
\n Die Existenz von VFS erm\u00f6glicht die Wiederverwendung von Code, da die grundlegenden Methoden, die mit Dateisystemen verbunden sind, nicht von jedem Dateisystem-Typ neu implementiert werden m\u00fcssen. Code-Wiederverwendung ist eine weit verbreitete Praxis unter Software-Ingenieuren! Wenn jedoch wiederverwendbarer Code ernsthafte Fehler<\/a><\/noindex>enth\u00e4lt, beeintr\u00e4chtigt dies alle Implementierungen, die von den gemeinsamen Methoden erben. <\/p>\n

\/tmp: \u041f\u0440\u043e\u0441\u0442\u0430\u044f \u043f\u043e\u0434\u0441\u043a\u0430\u0437\u043a\u0430<\/b><\/p>\n

Eine einfache M\u00f6glichkeit, das Vorhandensein von VFS im System zu \u00fcberpr\u00fcfen, besteht darin, mount | grep -v sd | grep -v :\/<\/code>, was alle eingebundenen (mounted<\/code>) Dateisysteme, die nicht resident auf der Festplatte sind und keine NFS sind, was auf den meisten Computern zutrifft. Einer der aufgef\u00fchrten MountsMounts<\/code>) VFS wird zweifellos \/tmp<\/code>, richtig?<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nJeder wei\u00df, dass das Speichern \/ tmp<\/code> auf physikalischen Medien \u2013 Wahnsinn ist! Quelle<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Warum ist es unerw\u00fcnscht, auf \/tmp<\/code> physikalischen Medien zu speichern? Weil die Dateien in \/tmp<\/code> tempor\u00e4r sind und Speichermedien langsamer als der Speicher sind, wo tmpfs erstellt wird. Dar\u00fcber hinaus sind physikalische Medien bei der Wiederbeschreibung anf\u00e4lliger f\u00fcr Abnutzung als der Speicher. Schlie\u00dflich k\u00f6nnen Dateien in \/tmp vertrauliche Informationen enthalten, daher ist ihr Verschwinden bei jedem Neustart eine notwendige Funktion. <\/p>\n

Leider erstellen einige Installationsskripte f\u00fcr Linux-Distributionen standardm\u00e4\u00dfig \/tmp auf dem Speichermedium. Geben Sie nicht auf, wenn dies auch bei Ihrem System der Fall war. Befolgen Sie einige einfache Anweisungen aus Arch Wiki<\/a><\/noindex>, um dies zu beheben, und denken Sie daran, dass der Speicher, der f\u00fcr tmpfs <\/code> wird f\u00fcr andere Zwecke unzug\u00e4nglich. Mit anderen Worten, ein System mit einem riesigen tmpfs und gro\u00dfen Dateien darin kann den gesamten Speicher aufbrauchen und abst\u00fcrzen. Ein weiterer Hinweis: beim Editieren der Datei \/etc\/fstab<\/code>, denken Sie daran, dass sie mit einer neuen Zeile enden muss, sonst l\u00e4dt Ihr System nicht.<\/p>\n

\/proc \u0438 \/sys <\/b><\/p>\n

Neben \/tmp<\/code>, die VFS (virtuellen Dateisysteme), die den Linux-Nutzern am vertrautesten sind \u2013 sind \/proc<\/code> und \/sys<\/code>. (\/dev<\/code> in gemeinsamem Speicher und haben keinen file_operations<\/code>). Warum genau diese beiden Komponenten? Lassen Sie uns das genauer betrachten. <\/p>\n

procfs<\/code> macht einen Snapshot des aktuellen Zustands des Kernels und der Prozesse, die er kontrolliert f\u00fcr Benutzerspeicher<\/code>In \/proc<\/code> gibt der Kernel Informationen dar\u00fcber, welche Ressourcen ihm zur Verf\u00fcgung stehen, wie z. B. Interrupts, virtueller Speicher und Scheduler. Au\u00dferdem, \/proc\/sys<\/code> ist der Ort, an dem Parameter, die mit dem Befehl sysctl<\/code>, eingestellt werden, verf\u00fcgbar f\u00fcr Benutzerspeicher<\/code>. Der Status und die Statistiken einzelner Prozesse werden in Verzeichnissen ausgegeben \/proc\/<\/code>.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nHier \/proc\/meminfo<\/code> \u2013 ist eine leere Datei, die dennoch wertvolle Informationen enth\u00e4lt.<\/p>\n

Das Verhalten \/proc<\/code> von Dateien zeigt, wie unterschiedlich die Dateisysteme VFS sein k\u00f6nnen. Einerseits \/proc\/meminfo<\/code> enthalten Informationen, die mit dem Befehl free angezeigt werden k\u00f6nnen.<\/code>. Auf der anderen Seite ist es leer! Wie kann das sein? Die Situation erinnert an den ber\u00fchmten Artikel mit dem Titel \u201eExistiert der Mond, wenn niemand ihn anschaut? Realit\u00e4t und Quantentheorie\u201c<\/a><\/noindex>, geschrieben von dem Physikprofessor der Cornell-Universit\u00e4t, David Mermin, im Jahr 1985. Die Sache ist die, dass der Kernel Statistiken \u00fcber den Speicher sammelt, wenn eine Anfrage an \/proc<\/code>, und tats\u00e4chlich ist in den Dateien \/proc<\/code> nichts vorhanden, wenn niemand hinschaut. Wie Mermin sagte, \u201eDie grundlegende quantenmechanische Doktrin besagt, dass eine Messung in der Regel keinen zuvor existierenden Wert des gemessenen Merkmals offenbart.\u201c (Denken Sie \u00fcber die Frage zum Mond als Hausaufgabe nach!) Mermin<\/a><\/noindex>, \u201eDie grundlegende Quantenlehre besagt, dass eine Messung im Allgemeinen nicht den zuvor bestehenden Wert der gemessenen Eigenschaft offenbart.\u201c (Denken Sie \u00fcber die Frage zum Mond als Hausaufgabe nach!)
\nDie scheinbare Leere procfs <\/code> hat ihren Sinn, da die sich dort befindlichen Informationen dynamisch sind. Eine etwas andere Situation gibt es mit sysfs<\/code>. Lassen Sie uns vergleichen, wie viele Dateien mit einer Gr\u00f6\u00dfe von mindestens einem Byte in \/proc<\/code> auch in \/sys<\/code>.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nProcfs<\/code> existieren. Es hat eine Datei, n\u00e4mlich die exportierte Kernelkonfiguration, die eine Ausnahme darstellt, da sie nur einmal pro Bootvorgang generiert werden muss. Auf der anderen Seite im \/sys<\/code> Es gibt viele umfangreichere Dateien, von denen viele einen kompletten Speicherplatz einnehmen. In der Regel enthalten diese Dateien sysfs <\/code> genau eine Zahl oder eine Zeile, im Gegensatz zu den Informationslisten, die beim Lesen solcher Dateien wie \/proc\/meminfo<\/code>.<\/p>\n

Ziel sysfs <\/code>\u2013 Eigenschaften bereitzustellen, die f\u00fcr das Lesen und Schreiben verf\u00fcgbar sind, das, was der Kernel als \u00abkobjects\u00bb<\/code> im Userspace bezeichnet. Das einzige Ziel der kobjects <\/code>ist das Z\u00e4hlen von Referenzen: Wenn die letzte Referenz auf ein kobject entfernt wird, stellt das System die damit verbundenen Ressourcen wieder her. Dennoch \/sys<\/code> macht den Gro\u00dfteil des ber\u00fchmten \u00abstabilen ABI f\u00fcr den Userspace\u00bb<\/a><\/noindex> des Kernels aus, das niemals, unter keinen Umst\u00e4nden, \u00abgebrochen\u00bb<\/a><\/noindex>. Das bedeutet nicht, dass die Dateien in sysfs statisch sind, was dem Referenzz\u00e4hlungssystem instabiler Objekte widersprechen w\u00fcrde.
\nDie stabile bin\u00e4re Schnittstelle der Kernel-Anwendungen (stabile ABI des Kernels) schr\u00e4nkt ein, was in \/sys<\/code>, und nicht das, was tats\u00e4chlich in diesem spezifischen Moment vorhanden ist. Die Auflistung der Berechtigungen in sysfs erm\u00f6glicht ein Verst\u00e4ndnis dar\u00fcber, wie konfigurierbare Parameter von Ger\u00e4ten, Modulen, Dateisystemen usw. eingestellt oder gelesen werden k\u00f6nnen. Wir schlie\u00dfen daraus, dass procfs auch Teil des stabilen ABI des Kernels ist, obwohl dies nicht ausdr\u00fccklich angegeben ist. Dokumentation.<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nDateien in sysfs <\/code>beschreiben eine spezifische Eigenschaft f\u00fcr jede Entit\u00e4t und k\u00f6nnen lesbar, beschreibbar oder beides sein. Eine \u201e0\u201c in der Datei bedeutet, dass das SSD nicht entfernt werden kann.<\/p>\n

Den zweiten Teil der \u00dcbersetzung beginnen wir mit der Beobachtung des VFS mit Hilfe von eBPF- und bcc-Tools, und jetzt freuen wir uns auf Ihre Kommentare und laden traditionell ein zu einem offenen Webinar<\/a><\/noindex>, das bereits am 9. April von unserem Dozenten durchgef\u00fchrt wird \u2014 Wladimir Drozdetsky<\/a><\/noindex>.
\n
Quelle: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u0412\u0441\u0435\u043c \u043f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442! \u041c\u044b \u043f\u0440\u043e\u0434\u043e\u043b\u0436\u0430\u0435\u043c \u0437\u0430\u043f\u0443\u0441\u043a\u0438 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0445 \u043f\u043e\u0442\u043e\u043a\u043e\u0432 \u043f\u043e \u0443\u0436\u0435 \u043f\u043e\u043b\u044e\u0431\u0438\u0432\u0448\u0438\u043c\u0441\u044f \u0432\u0430\u043c \u043a\u0443\u0440\u0441\u0430\u043c \u0438 \u0441\u0435\u0439\u0447\u0430\u0441 \u0441\u043f\u0435\u0448\u0438\u043c \u0441\u043e\u043e\u0431\u0449\u0438\u0442\u044c \u043e \u0442\u043e\u043c, \u0447\u0442\u043e \u0443 \u043d\u0430\u0441 \u0441\u0442\u0430\u0440\u0442\u0443\u0435\u0442 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0439 \u043d\u0430\u0431\u043e\u0440 \u043f\u043e \u043a\u0443\u0440\u0441\u0443 \u00ab\u0410\u0434\u043c\u0438\u043d\u0438\u0441\u0442\u0440\u0430\u0442\u043e\u0440 Linux\u00bb, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0439 \u0437\u0430\u043f\u0443\u0441\u0442\u0438\u0442\u0441\u044f \u0432 \u043a\u043e\u043d\u0446\u0435 \u0430\u043f\u0440\u0435\u043b\u044f. \u041a \u044d\u0442\u043e\u043c\u0443 \u0441\u043e\u0431\u044b\u0442\u0438\u044e \u0438 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u043f\u0440\u0438\u0443\u0440\u043e\u0447\u0435\u043d\u0430 \u043d\u043e\u0432\u0430\u044f \u043f\u0443\u0431\u043b\u0438\u043a\u0430\u0446\u0438\u044f. \u0421 \u043e\u0440\u0438\u0433\u0438\u043d\u0430\u043b\u043e\u043c \u043c\u0430\u0442\u0435\u0440\u0438\u0430\u043b\u0430 \u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u043e\u0437\u043d\u0430\u043a\u043e\u043c\u0438\u0442\u044c\u0441\u044f \u0442\u0443\u0442. \u0412\u0438\u0440\u0442\u0443\u0430\u043b\u044c\u043d\u044b\u0435 \u0444\u0430\u0439\u043b\u043e\u0432\u044b\u0435 \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c\u044b \u0432\u044b\u043f\u043e\u043b\u043d\u044f\u044e\u0442 \u0440\u043e\u043b\u044c \u043d\u0435\u043a\u043e\u0439 \u0432\u043e\u043b\u0448\u0435\u0431\u043d\u043e\u0439 \u0430\u0431\u0441\u0442\u0440\u0430\u043a\u0446\u0438\u0438, […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":22835,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[688],"tags":[],"class_list":["post-30851","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-administrirovanie"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\n","aioseo_head_json":{"title":"\ud83e\udd47 Virtuelle Dateisysteme in Linux: Warum sie wichtig sind und wie sie funktionieren? 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