{"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 sie ben\u00f6tigt werden und wie sie funktionieren? Teil 1","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Hallo zusammen! Wir setzen die Einf\u00fchrung neuer Streams f\u00fcr die Ihnen bereits bekannten Kurse fort und freuen uns, Ihnen mitteilen zu k\u00f6nnen, dass wir einen neuen Kurs starten. \u201eLinux-Administrator\u201c<\/a><\/noindex>Dieser wird Ende April beginnen. Zu diesem Anlass wird eine neue Ver\u00f6ffentlichung erscheinen. Das Originalmaterial kann hier eingesehen werden.<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Virtuelle Dateisysteme fungieren als eine Art magische Abstraktion, die es der Philosophie von Linux erm\u00f6glicht zu sagen, dass \u201ealles eine Datei ist\u201c.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nWas ist ein Dateisystem? Basierend auf den Worten eines der ersten Mitwirkenden und Autoren von Linux, Robert Love,<\/a><\/noindex>ist \u201eein Dateisystem ein hierarchisches Datenspeicher, das gem\u00e4\u00df einer bestimmten Struktur angeordnet ist\u201c. Wie dem auch sei, diese Definition passt genauso gut zu VFAT (Virtual File Allocation Table), Git und Cassandra<\/a><\/noindex> (NoSQL-Datenbanken<\/a><\/noindex>). Was definiert also das Konzept eines \u201eDateisystems\u201c?<\/a><\/noindex><\/p>\n

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

Der Linux-Kernel hat bestimmte Anforderungen an die Entit\u00e4t, die als Dateisystem betrachtet werden kann. Es muss Methoden implementieren open()<\/code>, read()<\/code> und write()<\/code> f\u00fcr permanente Objekte, die Namen tragen. Aus der Sicht der objektorientierten Programmierung<\/a><\/noindex>definiert der Kernel ein generelles Dateisystem (generic filesystem) als abstraktes Interface, und diese drei gro\u00dfen Funktionen gelten als \u201evirtuell\u201c und haben keine spezifische Definition. Dementsprechend wird die Standardimplementierung eines Dateisystems als virtuelles Dateisystem (VFS) bezeichnet.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nWenn wir eine Entit\u00e4t \u00f6ffnen, lesen und darin schreiben k\u00f6nnen, wird diese Entit\u00e4t als Datei betrachtet, wie im obigen Beispiel im Konsolenfenster.
\n Das Ph\u00e4nomen VFS unterstreicht nur die Beobachtung, die f\u00fcr Unix-\u00e4hnliche Systeme charakteristisch ist, n\u00e4mlich dass \u201ealles eine Datei ist\u201c. Denken Sie einmal dar\u00fcber nach, wie seltsam es ist, dass das kleine Beispiel oben mit \/dev\/console zeigt, wie die Konsole tats\u00e4chlich funktioniert. Das Bild zeigt eine interaktive Bash-Sitzung. Das Senden einer Zeile an die Konsole (virtuelles Konsolenger\u00e4t) wird auf dem virtuellen Bildschirm angezeigt. VFS hat noch andere, noch seltsamere Eigenschaften. Zum Beispiel erm\u00f6glicht es, Suchen \u00fcber sie<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Bekannte Systeme wie ext4, NFS und \/proc haben drei wichtige Funktionen in der C-Datenstruktur, die file_operations<\/a><\/noindex>. Dar\u00fcber hinaus erweitern und \u00fcberschreiben bestimmte Dateisysteme VFS-Funktionen auf eine vertraute objektorientierte Weise. Wie Robert Love feststellt, erm\u00f6glicht die VFS-Abstraktion Linux-Benutzern, Dateien sorglos in oder aus anderen Betriebssystemen oder abstrakten Entit\u00e4ten wie Pipes zu kopieren, ohne sich um deren internes Datenformat k\u00fcmmern zu m\u00fcssen. Vom Benutzerspeicher aus kann der Prozess durch einen Systemaufruf von einer Datei in die Datenstrukturen des Kernels unter Verwendung der Methode read()<\/code> eines Dateisystems kopieren und dann die Methode write ()<\/code> eines anderen Dateisystems zum Schreiben der Daten verwenden.<\/p>\n

Die Definitionen der Funktionen, die zu den grundlegenden VFS-Typen geh\u00f6ren, befinden sich in den Dateien fs\/*.c<\/a><\/noindex> des Quellcodes des Kernels, w\u00e4hrend die Unterverzeichnisse fs\/<\/code> bestimmte Dateisysteme enthalten. Im Kernel sind auch Entit\u00e4ten wie cgroups<\/code>, \/dev<\/code> und tmpfs<\/code>, die im Ladeprozess ben\u00f6tigt werden und daher im Unterverzeichnis des Kernels definiert sind init\/<\/code>. Beachten Sie, dass cgroups<\/code>, \/dev<\/code> und tmpfs<\/code> keine der \u201egro\u00dfen drei\u201c Funktionen aufruft file_operations<\/code>, sondern direkt in den Speicher liest und schreibt.
\n Im folgenden Diagramm ist dargestellt, wie der Userspace auf verschiedene Arten von Dateisystemen zugreift, die \u00fcblicherweise in Linux-Systemen eingeh\u00e4ngt sind. Konstrukte wie Pipes<\/code>, dmesg<\/code> und POSIX-Uhren<\/code>, die ebenfalls die Struktur implementieren, werden nicht angezeigt, deren Zugriff \u00fcber die VFS-Schicht erfolgt. file_operations<\/code>VFS ist eine \u201eSchicht\u201c zwischen Systemaufrufen und Implementierungen bestimmter<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\n procfs file_operations<\/code>, wie zum Beispiel ext4<\/code> und . Funktionen<\/code>k\u00f6nnen entweder mit Ger\u00e4tetreibern oder mit Speichermedien kommunizieren. file_operations<\/code> devtmpfs tmpfs<\/code>, , greift jedoch direkt auf den Speicher zu. <\/code>und cgroups <\/code>nicht file_operations<\/code>Das Bestehen von VFS erm\u00f6glicht die Wiederverwendung von Code, da die grundlegenden Methoden im Zusammenhang mit Dateisystemen nicht von jedem Dateisystemtyp erneut implementiert werden m\u00fcssen. Code-Wiederverwendung ist eine weit verbreitete Praxis unter Software-Ingenieuren! Wenn der wiederverwendbare Code jedoch
\n ernsthafte Fehler enth\u00e4lt, leiden alle Implementierungen, die die gemeinsamen Methoden erben.<\/a><\/noindex>Ein einfacher Weg festzustellen, dass VFS im System vorhanden ist, besteht darin, einzugeben <\/p>\n

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

mount | grep -v sd | grep -v :\/ , was alle eingeh\u00e4ngten (<\/code>mounted) Dateisysteme anzeigt, die nicht auf der Festplatte resident sind und kein NFS, was auf den meisten Computern zutrifft. Eines der aufgef\u00fchrten Mounts (<\/code>mounts) von VFS wird sicherlich sein<\/code>, oder? \/tmp<\/code>, richtig?<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nJeder wei\u00df, dass die Speicherung \/ tmp<\/code> auf physischen Tr\u00e4gern Wahnsinn ist! Quelle<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Warum ist es unerw\u00fcnscht, sie zu speichern \/tmp<\/code> auf physischen Tr\u00e4gern? Weil Dateien in \/tmp<\/code> tempor\u00e4r sind und Speicherger\u00e4te langsamer sind als der Speicher, in dem tmpfs erstellt wird. Dar\u00fcber hinaus sind physische Tr\u00e4ger anf\u00e4lliger f\u00fcr Abnutzung durch das \u00dcberschreiben als der Speicher. Schlie\u00dflich k\u00f6nnen Dateien in \/tmp vertrauliche Informationen enthalten, weshalb ihr Verschwinden bei jedem Neustart eine unvermeidbare Funktion ist. <\/p>\n

Leider erstellen einige Installationsskripte von Linux-Distributionen standardm\u00e4\u00dfig \/tmp auf dem Speichermedium. Verzweifeln Sie nicht, wenn dies auch bei Ihrem System passiert ist. F\u00fchren Sie einige einfache Anweisungen von Arch Wiki<\/a><\/noindex>, um dies zu beheben, und denken Sie daran, dass der Speicher, der f\u00fcr tmpfs <\/code> reserviert ist, f\u00fcr andere Zwecke nicht mehr verf\u00fcgbar wird. Mit anderen Worten, ein System mit einem riesigen tmpfs und gro\u00dfen Dateien darin kann den gesamten Speicher verbrauchen und abst\u00fcrzen. Ein weiterer Tipp: Denken Sie beim Bearbeiten der Datei \/etc\/fstab<\/code>, daran, dass sie mit einer neuen Zeile enden muss, andernfalls wird Ihr System nicht starten.<\/p>\n

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

Neben \/tmp<\/code>, VFS (virtuelle Dateisysteme), die den Linux-Nutzern am vertrautesten sind, befinden sich \/proc<\/code> und \/sys<\/code>. (\/dev<\/code> im gemeinsamen Speicher und haben keinen file_operations<\/code>). Warum gerade diese beiden Komponenten? Lassen Sie uns diese Frage kl\u00e4ren. <\/p>\n

. Funktionen<\/code> erstellt einen Snapshot des aktuellen Zustands des Kernels und der Prozesse, die es steuert, f\u00fcr userspace<\/code>. In \/proc<\/code> gibt der Kernel Informationen dar\u00fcber aus, welche Ressourcen ihm zur Verf\u00fcgung stehen, wie z.B. Interrupts, virtueller Speicher und Scheduler. Dar\u00fcber hinaus \/proc\/sys<\/code> ist der Ort, an dem Parameter, die mit dem Befehl sysctl<\/code>, konfiguriert werden, f\u00fcr userspace<\/code>. Der Status und die Statistiken einzelner Prozesse werden in Verzeichnissen ausgegeben. \/proc\/<\/code>.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nHier \/proc\/meminfo<\/code> \u2014 das ist eine leere Datei, die jedoch wertvolle Informationen enth\u00e4lt.<\/p>\n

Das Verhalten \/proc<\/code> von Dateien zeigt, wie unterschiedlich die Dateisysteme von VFS sein k\u00f6nnen. Einerseits \/proc\/meminfo<\/code> enthalten Informationen, die mit dem Befehl free<\/code>abgerufen werden k\u00f6nnen. Andererseits ist da nichts! Wie kommt das? Die Situation erinnert an den ber\u00fchmten Artikel mit dem Titel \u201eGibt es den Mond, wenn ihn niemand ansieht? Realit\u00e4t und Quantenunsicherheit\u201c<\/a><\/noindex>, geschrieben von dem Physikprofessor der Cornell University, David Mermin, im Jahr 1985. Tatsache ist, dass der Kernel Statistiken \u00fcber den Speicher sammelt, wenn eine Anfrage an \/proc<\/code>gestellt wird, und in der Tat in den Dateien. \/proc<\/code> Es gibt nichts, wenn niemand hinschaut. Wie gesagt Mermin<\/a><\/noindex>, \u201eDie fundamentale quantenmechanische Doktrin besagt, dass eine Messung normalerweise keinen zuvor existierenden Wert der gemessenen Eigenschaft enth\u00fcllt.\u201c (Denken Sie \u00fcber die Frage zum Mond als Hausaufgabe nach!)
\nDer scheinbare Leerraum . Funktionen <\/code> hat Bedeutung, da die dort vorhandene Information dynamisch ist. Eine etwas andere Situation herrscht bei sysfs<\/code>. Lassen Sie uns vergleichen, wie viele Dateien mit einer Gr\u00f6\u00dfe von mindestens einem Byte es im \/proc<\/code> und in \/sys<\/code>.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nProcfs<\/code> gibt, das eine Datei enth\u00e4lt, n\u00e4mlich die exportierte Konfiguration des Kernels, die eine Ausnahme darstellt, da sie nur einmal pro Boot generiert werden muss. Im Gegensatz dazu gibt es im \/sys<\/code> eine Vielzahl von gr\u00f6\u00dferen Dateien, von denen viele einen ganzen Speicherbereich einnehmen. In der Regel enthalten Dateien sysfs <\/code> genau eine Zahl oder einen String, im Gegensatz zu den Informationsdaten, die beim Lesen solcher Dateien wie \/proc\/meminfo<\/code>.<\/p>\n

Ziel sysfs <\/code>bereitstellen, Eigenschaften, die f\u00fcr das Lesen und Schreiben von dem, was der Kernel als \u201ekobjects\u201c<\/code> im Userspace bezeichnet, verf\u00fcgbar sind. Der einzige Zweck von kobjects <\/code>ist das Z\u00e4hlen von Referenzen: Wenn die letzte Referenz auf ein kobject gel\u00f6scht wird, wird das System die mit diesem kobject verbundenen Ressourcen wiederherstellen. Dennoch \/sys<\/code> macht den Gro\u00dfteil der ber\u00fchmten \u201estabilen ABI f\u00fcr den Userspace\u201c<\/a><\/noindex> des Kernels aus, die niemand jemals unter keinen Umst\u00e4nden \u201ebrechen\u201c<\/a><\/noindex>kann. Das bedeutet nicht, dass die Dateien in sysfs statisch sind, was der Z\u00e4hlung von Referenzen auf instabile Objekte widersprechen w\u00fcrde.
\nDie stabile bin\u00e4re Anwendungsprogrammierschnittstelle des Kernels (kernel's stable ABI) beschr\u00e4nkt, was in \/sys<\/code>, nicht das, was zu einem bestimmten Zeitpunkt tats\u00e4chlich vorhanden ist. Die Auflistung der Dateiberechtigungen in sysfs bietet ein Verst\u00e4ndnis daf\u00fcr, wie konfigurierbare Parameter von Ger\u00e4ten, Modulen, Dateisystemen usw. eingestellt oder gelesen werden k\u00f6nnen. Daraus folgt logisch, dass procfs ebenfalls Teil der stabilen ABI des Kernels ist, obwohl dies nicht ausdr\u00fccklich in Dokumentation<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

\"Virtuelle
\n
\nangegeben ist. Dateien in sysfs <\/code>beschreiben eine bestimmte Eigenschaft f\u00fcr jede Entit\u00e4t und k\u00f6nnen lesbar, beschreibbar oder beides gleichzeitig sein. \u201e0\u201c in der Datei deutet darauf hin, dass das SSD nicht entfernt werden kann.<\/p>\n

Mit dem zweiten Teil der \u00dcbersetzung beginnen wir damit, wie man VFS mit den Werkzeugen eBPF und bcc beobachtet, und jetzt warten wir auf Ihre Kommentare und laden traditionell ein zu einem offenen Webinar<\/a><\/noindex>, die unser Dozent am 9. April durchf\u00fchren 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\udd47Virtuelle Dateisysteme in Linux: Warum sie n\u00f6tig sind und wie sie funktionieren? 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