Linux માં વર્ચ્યુઅલ ફાઇલ સિસ્ટમ્સ: શા માટે તેઓની જરૂર છે અને તેઓ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે? ભાગ 1

કેમ છો બધા! તમે પહેલાથી જ પ્રેમમાં પડ્યા છો તે અભ્યાસક્રમો માટે અમે નવી સ્ટ્રીમ્સ શરૂ કરવાનું ચાલુ રાખીએ છીએ અને હવે અમે એ જાહેરાત કરવાની ઉતાવળમાં છીએ કે અમે અભ્યાસક્રમોનો નવો સેટ શરૂ કરી રહ્યા છીએ. "લિનક્સ એડમિનિસ્ટ્રેટર"જે એપ્રિલના અંતમાં લોન્ચ થશે. આ ઇવેન્ટ માટે એક નવું પ્રકાશન તા. મૂળ સામગ્રી સાથે, તમે કરી શકો છો અહીં વાંચો.

વર્ચ્યુઅલ ફાઇલ સિસ્ટમ્સ એક પ્રકારની જાદુઈ અમૂર્તતા તરીકે સેવા આપે છે જે લિનક્સની ફિલસૂફીને એવું કહેવાની મંજૂરી આપે છે કે "બધું એક ફાઇલ છે."

ફાઇલ સિસ્ટમ શું છે? Linux ના પ્રથમ યોગદાનકર્તાઓ અને લેખકોમાંના એકના શબ્દો પર આધારિત રોબર્ટા લાવા, "ફાઇલ સિસ્ટમ એ ચોક્કસ માળખું અનુસાર એસેમ્બલ થયેલ ડેટાનો અધિક્રમિક સંગ્રહ છે." ભલે તે બની શકે, આ વ્યાખ્યા VFAT (વર્ચ્યુઅલ ફાઇલ ફાળવણી કોષ્ટક), ગિટ અને માટે સમાન રીતે યોગ્ય છે. Cassandra (NoSQL ડેટાબેઝ). તો આવી વસ્તુને "ફાઇલ સિસ્ટમ" તરીકે બરાબર શું વ્યાખ્યાયિત કરે છે?

ફાઇલસિસ્ટમ બેઝિક્સ

Linux કર્નલ એ એન્ટિટી માટે અમુક જરૂરિયાતો ધરાવે છે જેને ફાઇલ સિસ્ટમ ગણી શકાય. તે પદ્ધતિઓ અમલમાં જ જોઈએ open(), read() и write() સતત પદાર્થો માટે કે જેનાં નામ છે. ઑબ્જેક્ટ-ઓરિએન્ટેડ દૃષ્ટિકોણથી પ્રોગ્રામિંગ, કર્નલ સામાન્ય ફાઇલસિસ્ટમને અમૂર્ત ઇન્ટરફેસ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે, અને આ ત્રણ મોટા કાર્યોને "વર્ચ્યુઅલ" ગણવામાં આવે છે અને તેની કોઈ ચોક્કસ વ્યાખ્યા નથી. તદનુસાર, મૂળભૂત ફાઇલ સિસ્ટમ અમલીકરણને વર્ચ્યુઅલ ફાઇલ સિસ્ટમ (VFS) કહેવામાં આવે છે.

જો આપણે કોઈ એન્ટિટીને ખોલી, વાંચી અને લખી શકીએ, તો તે એન્ટિટીને ફાઈલ ગણવામાં આવે છે, જેમ કે આપણે ઉપરના કન્સોલમાંના ઉદાહરણ પરથી જોઈ શકીએ છીએ.
VFS ઘટના માત્ર યુનિક્સ જેવા અવલોકનને જ અન્ડરસ્કોર કરે છે કે "બધું એક ફાઇલ છે". વિચારો કે કેટલું વિચિત્ર છે કે ઉપરનું નાનું /dev/console ઉદાહરણ બતાવે છે કે કન્સોલ ખરેખર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે. ચિત્ર એક ઇન્ટરેક્ટિવ બેશ સત્ર બતાવે છે. કન્સોલ (વર્ચ્યુઅલ કન્સોલ ઉપકરણ) પર સ્ટ્રિંગ મોકલવાથી તે વર્ચ્યુઅલ સ્ક્રીન પર પ્રદર્શિત થાય છે. VFS પાસે અન્ય, અજાણી મિલકતો પણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, તે તમને દ્વારા શોધવા માટે પરવાનગી આપે છે તેના દ્વારા.

ext4, NFS અને /proc જેવી પરિચિત સિસ્ટમો C ડેટા સ્ટ્રક્ચરમાં ત્રણ મહત્વપૂર્ણ કાર્યો ધરાવે છે જેને કહેવાય છે. file_operations. વધુમાં, અમુક ફાઇલ સિસ્ટમો પરિચિત ઑબ્જેક્ટ-ઓરિએન્ટેડ રીતે VFS કાર્યક્ષમતાને વિસ્તૃત અને પુનઃવ્યાખ્યાયિત કરે છે. જેમ જેમ રોબર્ટ લવ નિર્દેશ કરે છે, VFS એબ્સ્ટ્રેક્શન લિનક્સ વપરાશકર્તાઓને તેમના આંતરિક ડેટા ફોર્મેટ વિશે ચિંતા કર્યા વિના તૃતીય પક્ષ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ અથવા પાઈપો જેવી અમૂર્ત સંસ્થાઓમાં અથવા તેમાંથી ફાઇલોને બિનચેપી રીતે કૉપિ કરવાની મંજૂરી આપે છે. વપરાશકર્તા બાજુ (વપરાશકર્તા જગ્યા) પર, સિસ્ટમ કૉલનો ઉપયોગ કરીને, પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયા ફાઇલમાંથી કર્નલ ડેટા સ્ટ્રક્ચરમાં કૉપિ કરી શકે છે. read() એક ફાઇલ સિસ્ટમ અને પછી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરો write () ડેટા આઉટપુટ માટે બીજી ફાઇલ સિસ્ટમ.

ફંક્શન વ્યાખ્યાઓ કે જે આધાર VFS પ્રકારોથી સંબંધિત છે તે ફાઇલોમાં છે fs/*.c કર્નલ સ્ત્રોત કોડ, જ્યારે સબડિરેક્ટરીઝ fs/ ચોક્કસ ફાઇલ સિસ્ટમો સમાવે છે. કોર પણ જેમ કે એન્ટિટીઓ સમાવે છે cgroups, /dev и tmpfs, જે બુટ પ્રક્રિયા દરમિયાન જરૂરી છે અને તેથી કર્નલ સબડિરેક્ટરીમાં વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે init/. આ ધ્યાન માં રાખો cgroups, /dev и tmpfs "મોટા ત્રણ" કાર્યોને કૉલ કરશો નહીં file_operations, પરંતુ સીધા વાંચો અને મેમરીમાં લખો.
નીચેનો આકૃતિ દર્શાવે છે કે કેવી રીતે યુઝરસ્પેસ સામાન્ય રીતે Linux સિસ્ટમો પર માઉન્ટ થયેલ વિવિધ પ્રકારની ફાઇલસિસ્ટમને એક્સેસ કરે છે. સ્ટ્રક્ચર્સ બતાવેલ નથી pipes, dmesg и POSIX clocks, જે માળખાને પણ અમલમાં મૂકે છે file_operations, VFS સ્તર મારફતે ઍક્સેસ.

VFS એ સિસ્ટમ કૉલ્સ અને ચોક્કસના અમલીકરણ વચ્ચેનું "રેપર લેયર" છે file_operations, જેમ કે ext4 и procfs. કાર્યો file_operations ઉપકરણ ડ્રાઇવરો અથવા મેમરી એક્સેસ ઉપકરણો સાથે સંપર્ક કરી શકે છે. tmpfs, devtmpfs и cgroups વાપરશો નહિ file_operations, પરંતુ મેમરીને સીધી ઍક્સેસ કરો.
VFS નું અસ્તિત્વ કોડનો પુનઃઉપયોગ કરવાની તક પૂરી પાડે છે, કારણ કે ફાઈલ સિસ્ટમ સાથે સંકળાયેલ મૂળભૂત પદ્ધતિઓ દરેક પ્રકારની ફાઈલ સિસ્ટમ દ્વારા ફરીથી અમલમાં મૂકવાની જરૂર નથી. કોડ પુનઃઉપયોગ એ સોફ્ટવેર એન્જિનિયરોમાં સામાન્ય પ્રથા છે! જો કે, જો પુનઃઉપયોગી કોડ સમાવે છે ગંભીર ભૂલો, સામાન્ય પદ્ધતિઓનો વારસો મેળવતા તમામ અમલીકરણો તેમનાથી પીડાય છે.

/tmp: સરળ સંકેત

સિસ્ટમ પર VFS હાજર છે તે શોધવાની એક સરળ રીત ટાઈપ કરવી છે mount | grep -v sd | grep -v :/, જે બધા માઉન્ટ થયેલ બતાવશે (mounted) ફાઇલસિસ્ટમ કે જે ડિસ્ક-નિવાસી અને બિન-NFS નથી, જે મોટાભાગના કમ્પ્યુટર્સ પર સાચું છે. સૂચિબદ્ધ માઉન્ટોમાંથી એક (mounts) VFS નિઃશંકપણે કરશે /tmp, ખરું ને?

દરેક વ્યક્તિ તે સંગ્રહ જાણે છે / tmp ભૌતિક માધ્યમ પર - ગાંડપણ! સોર્સ.

શા માટે તેને સંગ્રહિત કરવું અનિચ્છનીય છે /tmp ભૌતિક મીડિયા પર? કારણ કે માં ફાઇલો /tmp અસ્થાયી છે અને સંગ્રહ ઉપકરણો મેમરી કરતાં ધીમા છે જ્યાં tmpfs બનાવવામાં આવે છે. તદુપરાંત, ભૌતિક મીડિયા મેમરી કરતાં ઓવરરાઈટ થાય ત્યારે પહેરવા માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે. છેલ્લે, /tmp માં ફાઈલો સંવેદનશીલ માહિતી સમાવી શકે છે, તેથી તેમને દરેક રીબુટ પર અદૃશ્ય બનાવવું એ એક આવશ્યક લક્ષણ છે.

કમનસીબે, કેટલીક Linux વિતરણ સ્થાપન સ્ક્રિપ્ટો મૂળભૂત રીતે સંગ્રહ ઉપકરણ પર /tmp બનાવે છે. જો તમારી સિસ્ટમ સાથે પણ આવું થયું હોય તો નિરાશ થશો નહીં. સાથે થોડા સરળ સૂચનો અનુસરો આર્ક વિકીઆને ઠીક કરવા માટે, અને ધ્યાન રાખો કે મેમરી માટે ફાળવેલ છે tmpfs અન્ય હેતુઓ માટે અનુપલબ્ધ બને છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, વિશાળ tmpfs અને તેના પર મોટી ફાઈલો ધરાવતી સિસ્ટમ મેમરી અને ક્રેશ થઈ શકે છે. અન્ય સંકેત: ફાઇલને સંપાદિત કરતી વખતે /etc/fstab, યાદ રાખો કે તે નવી લાઇન સાથે સમાપ્ત થવું જોઈએ, અન્યથા તમારી સિસ્ટમ બુટ થશે નહીં.

/proc અને /sys

સિવાય /tmp, VFS (વર્ચ્યુઅલ ફાઇલ સિસ્ટમ) જે Linux વપરાશકર્તાઓ માટે સૌથી વધુ પરિચિત છે /proc и /sys, (/dev વહેંચાયેલ મેમરીમાં રહે છે અને તેની પાસે નથી file_operations). શા માટે આ બે ઘટકો? ચાલો આ મુદ્દા પર નજર કરીએ.

procfs કર્નલ અને જે પ્રક્રિયાઓ માટે તે મોનિટર કરે છે તેનો સ્નેપશોટ બનાવે છે userspace. આ /proc કર્નલ તેની પાસે શું ઉપલબ્ધ છે તે વિશેની માહિતી છાપે છે, જેમ કે ઇન્ટરપ્ટ્સ, વર્ચ્યુઅલ મેમરી અને શેડ્યૂલર. ઉપરાંત, /proc/sys તે સ્થાન છે જ્યાં પરિમાણો આદેશ સાથે ગોઠવેલ છે sysctl, માટે ઉપલબ્ધ userspace. વ્યક્તિગત પ્રક્રિયાઓની સ્થિતિ અને આંકડા ડિરેક્ટરીઓમાં પ્રદર્શિત થાય છે /proc/.

તે /proc/meminfo એક ખાલી ફાઇલ છે જે તેમ છતાં મૂલ્યવાન માહિતી ધરાવે છે.

બિહેવિયર /proc ફાઇલો બતાવે છે કે કેવી રીતે અલગ VFS ડિસ્ક ફાઇલ સિસ્ટમ હોઈ શકે છે. એક તરફ, /proc/meminfo આદેશ સાથે જોઈ શકાય તેવી માહિતી ધરાવે છે free. બીજી બાજુ, તે ખાલી છે! તે કેવી રીતે કામ કરે છે? શીર્ષકવાળા પ્રખ્યાત લેખની યાદ અપાવે છે જ્યારે કોઈ તેની તરફ જોતું નથી ત્યારે શું ચંદ્ર અસ્તિત્વમાં છે? વાસ્તવિકતા અને ક્વોન્ટમ થિયરી"1985 માં કોર્નેલ યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રોફેસર ડેવિડ મર્મિન દ્વારા લખાયેલ. હકીકત એ છે કે જ્યારે વિનંતી કરવામાં આવે ત્યારે કર્નલ મેમરીના આંકડા એકત્રિત કરે છે /proc, અને ખરેખર ફાઇલોમાં /proc જ્યારે કોઈ જોતું નથી ત્યારે કંઈ નથી. તેમ જણાવ્યું હતું મર્મિન, "મૂળભૂત ક્વોન્ટમ સિદ્ધાંત કહે છે કે માપન સામાન્ય રીતે માપવામાં આવી રહેલી મિલકતના પૂર્વ-અસ્તિત્વમાં રહેલા મૂલ્યને જાહેર કરતું નથી." (અને ચંદ્ર વિશેના પ્રશ્નને હોમવર્ક તરીકે ધ્યાનમાં લો!)
ખાલીપણું દેખાય છે procfs અર્થપૂર્ણ છે કારણ કે ત્યાંની માહિતી ગતિશીલ છે. સાથે થોડી અલગ પરિસ્થિતિ sysfs. ચાલો સરખામણી કરીએ કે ઓછામાં ઓછી એક બાઈટ સાઈઝની કેટલી ફાઈલો છે /proc અને અંદર /sys.

Procfs પાસે એક ફાઈલ છે, એટલે કે નિકાસ કરેલ કર્નલ રૂપરેખાંકન, જે એક અપવાદ છે કારણ કે તેને માત્ર એક જ વાર બુટ દીઠ જનરેટ કરવાની જરૂર છે. બીજી બાજુ, માં /sys ત્યાં ઘણી મોટી ફાઇલો છે, જેમાંથી ઘણી બધી મેમરીનું આખું પૃષ્ઠ લે છે. સામાન્ય રીતે ફાઇલો sysfs જેમ કે ફાઇલો વાંચવાથી મેળવેલી માહિતીના કોષ્ટકોથી વિપરીત, બરાબર એક નંબર અથવા રેખા ધરાવે છે /proc/meminfo.

લક્ષ્ય sysfs - કર્નલ જેને કૉલ કરે છે તેના વાંચવા/લખવા ગુણધર્મો પ્રદાન કરો «kobjects» યુઝરસ્પેસમાં. એકમાત્ર ધ્યેય kobjects લિંકની ગણતરી છે: જ્યારે કોબજેક્ટની છેલ્લી કડી દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે સિસ્ટમ તેની સાથે સંકળાયેલા સ્ત્રોતોને પુનઃસ્થાપિત કરશે. તેમ છતાં, /sys મોટા ભાગના પ્રખ્યાત બનાવે છે "વપરાશકર્તા જગ્યા માટે સ્થિર ABI" કોર, જે કોઈ પણ સંજોગોમાં ક્યારેય કરી શકતું નથી "વિરામ". આનો અર્થ એ નથી કે sysfs માં ફાઈલો સ્થિર છે, જે અસ્થિર પદાર્થોની સંદર્ભ ગણતરી સાથે અસંગત હશે.
કર્નલનું સ્થિર ABI જે દેખાઈ શકે છે તેને મર્યાદિત કરે છે /sys, તે ચોક્કસ ક્ષણે ખરેખર શું હાજર છે તે નહીં. sysfs માં લિસ્ટિંગ ફાઇલ પરવાનગીઓ ઉપકરણો, મોડ્યુલો, ફાઇલસિસ્ટમ્સ, વગેરે માટે કેવી રીતે રૂપરેખાંકિત સેટિંગ્સ છે તેની સમજ આપે છે. રૂપરેખાંકિત અથવા વાંચી શકાય છે. તાર્કિક નિષ્કર્ષ એ છે કે procfs કર્નલના સ્થિર ABI નો પણ એક ભાગ છે, જો કે આમાં સ્પષ્ટપણે જણાવ્યું નથી. દસ્તાવેજીકરણ.

માં ફાઇલો sysfs દરેક એન્ટિટી માટે એક ચોક્કસ ગુણધર્મનું વર્ણન કરો અને તે વાંચી શકાય, લખી શકાય અથવા બંને હોઈ શકે. ફાઇલમાં "0" નો અર્થ છે કે SSD દૂર કરી શકાતું નથી.

ચાલો અનુવાદનો બીજો ભાગ eBPF અને bcc ટૂલ્સનો ઉપયોગ કરીને VFS ને કેવી રીતે મોનિટર કરવું તેની સાથે શરૂ કરીએ, અને હવે અમે તમારી ટિપ્પણીઓની રાહ જોઈ રહ્યા છીએ અને પરંપરાગત રીતે તમને આ માટે આમંત્રિત કરીએ છીએ ઓપન વેબિનાર, જે અમારા શિક્ષક દ્વારા 9 એપ્રિલના રોજ યોજાશે - વ્લાદિમીર ડ્રોઝડેત્સ્કી.

સોર્સ: www.habr.com