ប្រព័ន្ធឯកសារនិម្មិតនៅក្នុងលីនុច៖ ហេតុអ្វីបានជាពួកគេត្រូវការ ហើយតើពួកគេដំណើរការយ៉ាងដូចម្តេច? ផ្នែកទី 1

សួស្តី​អ្នក​ទាំងអស់គ្នា! យើងបន្តបើកដំណើរការវគ្គថ្មីសម្រាប់វគ្គសិក្សាដែលអ្នកបានធ្លាក់ក្នុងអន្លង់ស្នេហ៍រួចហើយ ហើយឥឡូវនេះ យើងប្រញាប់ប្រកាសថាយើងកំពុងចាប់ផ្តើមវគ្គសិក្សាថ្មី "អ្នកគ្រប់គ្រងលីនុច"ដែលនឹងបើកដំណើរការនៅចុងខែមេសា។ ការបោះពុម្ពផ្សាយថ្មីនឹងត្រូវបានចុះកាលបរិច្ឆេទសម្រាប់ព្រឹត្តិការណ៍នេះ។ ជាមួយនឹងសម្ភារៈដើមអ្នកអាចធ្វើបាន អាននៅទីនេះ.

ប្រព័ន្ធឯកសារនិម្មិតបម្រើជាប្រភេទនៃអរូបីវេទមន្តដែលអនុញ្ញាតឱ្យទស្សនវិជ្ជានៃលីនុចនិយាយថា "អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺជាឯកសារ" ។

តើប្រព័ន្ធឯកសារគឺជាអ្វី? ផ្អែកលើពាក្យរបស់អ្នករួមចំណែកដំបូង និងជាអ្នកនិពន្ធនៃលីនុច Roberta Lava, "ប្រព័ន្ធឯកសារគឺជាកន្លែងផ្ទុកទិន្នន័យតាមលំដាប់លំដោយ ដែលប្រមូលផ្តុំដោយរចនាសម្ព័ន្ធជាក់លាក់។" ត្រូវថាតាមដែលអាចធ្វើបាន និយមន័យនេះគឺសមស្របដូចគ្នាទៅនឹង VFAT (តារាងបែងចែកឯកសារនិម្មិត) Git និង Cassandra (មូលដ្ឋានទិន្នន័យ NoSQL) ដូច្នេះ​តើ​អ្វី​ទៅ​ជា​និយមន័យ​ដូច​ជា "ប្រព័ន្ធ​ឯកសារ"?

មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃប្រព័ន្ធឯកសារ

ខឺណែលលីនុចមានតម្រូវការជាក់លាក់សម្រាប់អង្គភាពដែលអាចចាត់ទុកថាជាប្រព័ន្ធឯកសារ។ វាត្រូវតែអនុវត្តវិធីសាស្រ្ត open(), read() и write() សម្រាប់វត្ថុជាប់លាប់ដែលមានឈ្មោះ។ តាមទស្សនៈដែលតម្រង់ទិសវត្ថុ ការសរសេរកម្មវិធីខឺណែលកំណត់ប្រព័ន្ធឯកសារទូទៅជាចំណុចប្រទាក់អរូបី ហើយមុខងារធំៗទាំងបីនេះត្រូវបានចាត់ទុកថាជា "និម្មិត" ហើយមិនមាននិយមន័យច្បាស់លាស់ទេ។ ដូច្នោះហើយ ការអនុវត្តប្រព័ន្ធឯកសារលំនាំដើមត្រូវបានគេហៅថា ប្រព័ន្ធឯកសារនិម្មិត (VFS) ។

ប្រសិនបើយើងអាចបើក អាន និងសរសេរទៅកាន់អង្គភាពនោះ អង្គភាពនោះត្រូវបានចាត់ទុកថាជាឯកសារ ដូចដែលយើងអាចឃើញពីឧទាហរណ៍នៅក្នុងកុងសូលខាងលើ។
បាតុភូត VFS គ្រាន់តែគូសបញ្ជាក់ការសង្កេតដូច Unix ថា "អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺជាឯកសារ" ។ គិតថាតើចំលែកយ៉ាងណាដែលឧទាហរណ៍ /dev/console តិចតួចខាងលើបង្ហាញពីរបៀបដែលកុងសូលពិតជាដំណើរការ។ រូបភាពបង្ហាញពីសម័យ Bash អន្តរកម្ម។ ការផ្ញើខ្សែទៅកុងសូល (ឧបករណ៍កុងសូលនិម្មិត) បង្ហាញវានៅលើអេក្រង់និម្មិត។ VFS មានលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀតសូម្បីតែចម្លែក។ ឧទាហរណ៍វាអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកស្វែងរកដោយ គាត់.

ប្រព័ន្ធដែលធ្លាប់ស្គាល់ដូចជា ext4, NFS, និង /proc មានមុខងារសំខាន់បីនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធទិន្នន័យ C ដែលហៅថា ប្រតិបត្តិការឯកសារ. លើសពីនេះ ប្រព័ន្ធឯកសារមួយចំនួនពង្រីក និងកំណត់មុខងារ VFS ឡើងវិញតាមវិធីតម្រង់ទិសវត្ថុដែលធ្លាប់ស្គាល់។ ដូចដែល Robert Love ចង្អុលបង្ហាញ ការអរូបី VFS អនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើលីនុចចម្លងឯកសារទៅ ឬពីប្រព័ន្ធប្រតិបត្តិការភាគីទីបី ឬអង្គភាពអរូបីដូចជាបំពង់ដោយមិនខ្វល់ខ្វាយអំពីទ្រង់ទ្រាយទិន្នន័យខាងក្នុងរបស់ពួកគេ។ នៅផ្នែកអ្នកប្រើប្រាស់ (userspace) ដោយប្រើការហៅប្រព័ន្ធ ដំណើរការមួយអាចចម្លងពីឯកសារទៅរចនាសម្ព័ន្ធទិន្នន័យខឺណែលដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ read() ប្រព័ន្ធឯកសារមួយហើយបន្ទាប់មកប្រើវិធីសាស្ត្រ write () ប្រព័ន្ធឯកសារមួយផ្សេងទៀតសម្រាប់ទិន្នផលទិន្នន័យ។

និយមន័យមុខងារដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រភេទ VFS មូលដ្ឋានគឺស្ថិតនៅក្នុងឯកសារ fs/*.c កូដប្រភពខឺណែល ខណៈពេលដែលថតរង fs/ មានប្រព័ន្ធឯកសារជាក់លាក់។ ស្នូលក៏មានអង្គភាពដូចជា cgroups, /dev и tmpfsដែលត្រូវបានទាមទារក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការចាប់ផ្ដើម ហើយដូច្នេះត្រូវបានកំណត់នៅក្នុងថតរងខឺណែល init/. បាន​កត់​សម្គាល់​ឃើញ​ថា cgroups, /dev и tmpfs កុំហៅមុខងារបីធំ file_operationsប៉ុន្តែអាន និងសរសេរដោយផ្ទាល់ទៅក្នុងការចងចាំ។
ដ្យាក្រាមខាងក្រោមបង្ហាញពីរបៀបដែល userspace ចូលប្រើប្រភេទផ្សេងគ្នានៃប្រព័ន្ធឯកសារដែលបានដំឡើងជាទូទៅនៅលើប្រព័ន្ធលីនុច។ រចនាសម្ព័ន្ធមិនត្រូវបានបង្ហាញ pipes, dmesg и POSIX clocksដែលអនុវត្តរចនាសម្ព័ន្ធផងដែរ។ file_operationsចូលប្រើតាមរយៈស្រទាប់ VFS ។

VFS គឺជា "ស្រទាប់រុំ" រវាងការហៅប្រព័ន្ធ និងការអនុវត្តជាក់លាក់ file_operationsដូចជា។ ext4 и procfs. មុខងារ file_operations អាចធ្វើអន្តរកម្មជាមួយកម្មវិធីបញ្ជាឧបករណ៍ ឬឧបករណ៍ចូលប្រើអង្គចងចាំ។ tmpfs, devtmpfs и cgroups កុំ​ប្រើ file_operationsប៉ុន្តែចូលប្រើអង្គចងចាំដោយផ្ទាល់។
អត្ថិភាពនៃ VFS ផ្តល់នូវឱកាសមួយដើម្បីប្រើឡើងវិញនូវកូដ ដោយហេតុថាវិធីសាស្ត្រមូលដ្ឋានដែលភ្ជាប់ជាមួយប្រព័ន្ធឯកសារមិនចាំបាច់ត្រូវអនុវត្តឡើងវិញដោយប្រភេទប្រព័ន្ធឯកសារនីមួយៗនោះទេ។ ការប្រើប្រាស់កូដឡើងវិញគឺជាការអនុវត្តទូទៅក្នុងចំណោមវិស្វករកម្មវិធី! ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើកូដដែលអាចប្រើឡើងវិញបានមាន កំហុសធ្ងន់ធ្ងរការអនុវត្តទាំងអស់ដែលទទួលមរតកវិធីសាស្រ្តទូទៅទទួលរងពីពួកគេ។

/tmp: គន្លឹះសាមញ្ញ

មធ្យោបាយងាយស្រួលក្នុងការរកឃើញថា VFS មានវត្តមាននៅលើប្រព័ន្ធគឺការវាយបញ្ចូល mount | grep -v sd | grep -v :/ដែលនឹងបង្ហាញការម៉ោនទាំងអស់ (mounted) ប្រព័ន្ធឯកសារដែលមិនមែនជា disk-resident និង non-NFS ដែលជាការពិតនៅលើកុំព្យូទ័រភាគច្រើន។ មួយ​ក្នុង​ចំណោម​បញ្ជី​ម៉ោន (mounts) VFS ច្បាស់ជានឹង /tmpមែនទេ?

អ្នក​រាល់​គ្នា​ដឹង​ថា​ការ​ផ្ទុក​នោះ។ / tmp នៅលើឧបករណ៍ផ្ទុករាងកាយ - ឆ្កួត! ប្រភព.

ហេតុអ្វីបានជាវាមិនគួរឱ្យចង់រក្សាទុក /tmp នៅលើប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយរាងកាយ? ដោយសារតែឯកសារនៅក្នុង /tmp គឺជាឧបករណ៍បណ្តោះអាសន្ន ហើយឧបករណ៍ផ្ទុកគឺយឺតជាងអង្គចងចាំដែល tmpfs ត្រូវបានបង្កើត។ ជាងនេះទៅទៀត ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយរូបវន្តគឺងាយនឹងពាក់នៅពេលសរសេរជាន់លើជាងការចងចាំ។ ជាចុងក្រោយ ឯកសារនៅក្នុង /tmp អាចមានព័ត៌មានរសើប ដូច្នេះការធ្វើឱ្យពួកវាបាត់នៅពេលចាប់ផ្ដើមឡើងវិញគឺជាមុខងារសំខាន់មួយ។

ជាអកុសល ស្គ្រីបដំឡើងការចែកចាយលីនុចមួយចំនួនបង្កើត /tmp នៅលើឧបករណ៍ផ្ទុកតាមលំនាំដើម។ កុំអស់សង្ឃឹម ប្រសិនបើរឿងនេះកើតឡើងចំពោះប្រព័ន្ធរបស់អ្នកផងដែរ។ អនុវត្តតាមការណែនាំសាមញ្ញមួយចំនួនជាមួយ Arch Wikiដើម្បីជួសជុលវា ហើយត្រូវដឹងថាអង្គចងចាំដែលបានបម្រុងទុកសម្រាប់ tmpfs ក្លាយជាមិនអាចប្រើបានសម្រាប់គោលបំណងផ្សេងទៀត។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ប្រព័ន្ធដែលមាន tmpfs ដ៏ធំ និងឯកសារធំនៅលើវាអាចអស់អង្គចងចាំ និងគាំង។ ព័ត៌មានជំនួយមួយទៀត៖ ពេលកែសម្រួលឯកសារ /etc/fstabសូមចាំថាវាត្រូវតែបញ្ចប់ដោយបន្ទាត់ថ្មី បើមិនដូច្នេះទេប្រព័ន្ធរបស់អ្នកនឹងមិនចាប់ផ្ដើមទេ។

/proc និង /sys

ក្រៅពី /tmp, VFS (ប្រព័ន្ធឯកសារនិម្មិត) ដែលស៊ាំបំផុតចំពោះអ្នកប្រើប្រាស់លីនុច /proc и /sys, (/dev រស់នៅក្នុងការចងចាំរួម និងមិនមាន file_operations) ហេតុអ្វីបានជាសមាសធាតុទាំងពីរនេះ? ចូរយើងពិនិត្យមើលបញ្ហានេះ។

procfs បង្កើតរូបថតនៃខឺណែល និងដំណើរការដែលវាត្រួតពិនិត្យ userspace។ នេះ /proc ខឺណែលបោះពុម្ពព័ត៌មានអំពីអ្វីដែលវាមាន ដូចជាការរំខាន អង្គចងចាំនិម្មិត និងកម្មវិធីកំណត់ពេល។ ក្រៅពីនេះ /proc/sys គឺជាកន្លែងដែលប៉ារ៉ាម៉ែត្រកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធជាមួយពាក្យបញ្ជា sysctlអាចប្រើបានសម្រាប់ userspace. ស្ថានភាព និងស្ថិតិនៃដំណើរការនីមួយៗត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងថត /proc/.

វាគឺជាការ /proc/meminfo គឺ​ជា​ឯកសារ​ទទេ​ដែល​មាន​ព័ត៌មាន​ដ៏​មាន​តម្លៃ។

ឥរិយាបថ /proc ឯកសារបង្ហាញពីរបៀបដែលប្រព័ន្ធឯកសារ VFS ថាសផ្សេងគ្នាអាចមាន។ នៅម្ខាង។ /proc/meminfo មានព័ត៌មានដែលអាចមើលបានដោយប្រើពាក្យបញ្ជា free. ម៉្យាងទៀតវាទទេ! តើ​វា​ដំណើរការ​យ៉ាង​ដូចម្តេច? ស្ថានភាពគឺនឹកឃើញដល់អត្ថបទដ៏ល្បីល្បាញដែលមានចំណងជើង តើ​ព្រះ​ច័ន្ទ​មាន​ទេ​ពេល​គ្មាន​អ្នក​មើល? ការពិត និងទ្រឹស្តី Quantum"សរសេរដោយសាស្រ្តាចារ្យរូបវិទ្យានៃសាកលវិទ្យាល័យ Cornell លោក David Mermin ក្នុងឆ្នាំ 1985 ។ ការពិតគឺថាខឺណែលប្រមូលស្ថិតិនៃការចងចាំនៅពេលដែលសំណើត្រូវបានធ្វើឡើង /procហើយជាការពិតនៅក្នុងឯកសារ /proc មិនមានអ្វីនៅពេលដែលគ្មាននរណាម្នាក់កំពុងរកមើល។ ដូចដែលបាននិយាយ Mermin"គោលលទ្ធិ quantum ជាមូលដ្ឋាននិយាយថាការវាស់វែងជាទូទៅមិនបង្ហាញពីតម្លៃដែលមានស្រាប់នៃទ្រព្យសម្បត្តិដែលកំពុងត្រូវបានវាស់វែងនោះទេ។" (ហើយពិចារណាសំណួរអំពីព្រះច័ន្ទជាកិច្ចការផ្ទះ!)
ហាក់ដូចជាទទេ procfs មានន័យ​ព្រោះ​ព័ត៌មាន​មាន​ថាមវន្ត។ ស្ថានភាពខុសគ្នាបន្តិចជាមួយ sysfs. ចូរយើងប្រៀបធៀបចំនួនឯកសារដែលមានទំហំយ៉ាងហោចណាស់មួយបៃ /proc និងនៅក្នុង /sys.

Procfs មានឯកសារមួយ ពោលគឺការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធខឺណែលដែលបាននាំចេញ ដែលជាករណីលើកលែងមួយ ព្រោះវាត្រូវការបង្កើតតែម្តងប៉ុណ្ណោះសម្រាប់ការចាប់ផ្ដើម។ ម៉្យាងទៀតនៅក្នុង /sys មានឯកសារធំៗជាច្រើន ដែលភាគច្រើនយកទំព័រទាំងមូលនៃអង្គចងចាំ។ ជាធម្មតាឯកសារ sysfs មានលេខ ឬបន្ទាត់ជាក់លាក់មួយ មិនដូចតារាងព័ត៌មានដែលទទួលបានពីការអានឯកសារដូចជា /proc/meminfo.

គោលដៅ sysfs - ផ្តល់លក្ខណៈសម្បត្តិអាន/សរសេរនៃអ្វីដែលខឺណែលហៅ «kobjects» នៅក្នុងតំបន់អ្នកប្រើប្រាស់។ គោលដៅតែមួយគត់ kobjects ត្រូវបានរាប់តំណ៖ នៅពេលដែលតំណភ្ជាប់ចុងក្រោយទៅកាន់ kobject ត្រូវបានដកចេញ ប្រព័ន្ធនឹងស្ដារធនធានដែលភ្ជាប់ជាមួយវា។ យ៉ាង​ណា​ក៏​ដោយ /sys បង្កើតភាពល្បីល្បាញភាគច្រើន "ABI មានស្ថេរភាពសម្រាប់ទំហំអ្នកប្រើប្រាស់" ស្នូល ដែលគ្មាននរណាម្នាក់អាចស្ថិតក្រោមកាលៈទេសៈណាក៏ដោយ។ "បំបែក". នេះមិនមានន័យថាឯកសារនៅក្នុង sysfs គឺឋិតិវន្ត ដែលនឹងមិនស៊ីគ្នានឹងការរាប់ឯកសារយោងនៃវត្ថុមិនស្ថិតស្ថេរនោះទេ។
ABI ស្ថេរភាពរបស់ខឺណែលកំណត់នូវអ្វីដែលអាចបង្ហាញនៅក្នុង /sysមិនមែនជាអ្វីដែលមានវត្តមានពិតប្រាកដនៅពេលជាក់លាក់នោះទេ។ ការចុះបញ្ជីការអនុញ្ញាតឯកសារនៅក្នុង sysfs ផ្តល់នូវការយល់ដឹងអំពីរបៀបកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធសម្រាប់ឧបករណ៍ ម៉ូឌុល ប្រព័ន្ធឯកសារ។ល។ អាចត្រូវបានកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឬអាន។ ការសន្និដ្ឋានឡូជីខលគឺថា procfs ក៏ជាផ្នែកនៃ ABI ស្ថេរភាពរបស់ខឺណែលផងដែរ ទោះបីជាវាមិនត្រូវបានបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់នៅក្នុង ឯកសារ.

ឯកសារនៅក្នុង sysfs ពិពណ៌នាអំពីទ្រព្យសម្បត្តិជាក់លាក់មួយសម្រាប់អង្គភាពនីមួយៗ ហើយអាចអានបាន សរសេរបាន ឬទាំងពីរ។ "0" នៅក្នុងឯកសារមានន័យថា SSD មិនអាចដកចេញបានទេ។

ចូរចាប់ផ្តើមផ្នែកទីពីរនៃការបកប្រែជាមួយនឹងរបៀបត្រួតពិនិត្យ VFS ដោយប្រើឧបករណ៍ eBPF និង bcc ហើយឥឡូវនេះយើងកំពុងរង់ចាំមតិយោបល់របស់អ្នក ហើយជាប្រពៃណីអញ្ជើញអ្នកឱ្យ បើកសិក្ខាសាលាដែលនឹងប្រារព្ធឡើងដោយគ្រូរបស់យើងនៅថ្ងៃទី 9 ខែមេសា - វ្ល៉ាឌីមៀ Drozdetsky.

ប្រភព: www.habr.com