लिनक्समध्ये व्हर्च्युअल फाइल सिस्टम: त्यांची आवश्यकता का आहे आणि ते कसे कार्य करतात? भाग 1

सर्वांना नमस्कार! तुम्ही आधीच प्रेमात पडलेल्या अभ्यासक्रमांसाठी आम्ही नवीन प्रवाह सुरू करत आहोत आणि आता आम्ही अभ्यासक्रमांचा एक नवीन संच सुरू करत आहोत हे जाहीर करण्याची घाई करत आहोत. "लिनक्स प्रशासक"जे एप्रिलच्या शेवटी सुरू होईल. या कार्यक्रमासाठी नवीन प्रकाशनाची तारीख दिली जाईल. मूळ सामग्रीसह, आपण हे करू शकता येथे वाचा.

व्हर्च्युअल फाइल सिस्टीम एक प्रकारचे जादुई अ‍ॅब्स्ट्रॅक्शन म्हणून काम करते जे लिनक्सच्या तत्त्वज्ञानाला "सर्व काही एक फाइल आहे" असे म्हणू देते.

फाइल सिस्टम म्हणजे काय? Linux च्या पहिल्या योगदानकर्त्यांपैकी एकाच्या आणि लेखकांच्या शब्दांवर आधारित रॉबर्टा लावा, "फाइल सिस्टीम ही एका विशिष्ट संरचनेनुसार एकत्रित केलेल्या डेटाचे श्रेणीबद्ध संचयन असते." ही व्याख्या व्हीएफएटी (व्हर्च्युअल फाइल ऍलोकेशन टेबल), गिट आणि शरिरासाठी चांगलं असतं, (NoSQL डेटाबेस). मग अशा गोष्टीला "फाइल सिस्टम" म्हणून नेमके काय परिभाषित करते?

फाइलसिस्टम मूलभूत

लिनक्स कर्नलला एखाद्या घटकासाठी काही आवश्यकता असतात ज्याला फाइल सिस्टम मानले जाऊ शकते. पद्धती अंमलात आणल्या पाहिजेत open(), read() и write() सतत वस्तू ज्यांना नावे आहेत. ऑब्जेक्ट ओरिएंटेड दृष्टिकोनातून प्रोग्रामिंग, कर्नल जेनेरिक फाइल सिस्टमला अमूर्त इंटरफेस म्हणून परिभाषित करते आणि ही तीन मोठी कार्ये "व्हर्च्युअल" मानली जातात आणि त्यांची कोणतीही ठोस व्याख्या नाही. त्यानुसार, डीफॉल्ट फाइल सिस्टम अंमलबजावणीला व्हर्च्युअल फाइल सिस्टम (VFS) म्हणतात.

जर आपण एखाद्या घटकाला उघडू, वाचू आणि लिहू शकलो, तर ती संस्था फाइल मानली जाते, जसे की आपण वरील कन्सोलमधील उदाहरणावरून पाहू शकतो.
VFS घटना केवळ युनिक्स सारखी निरीक्षणे अधोरेखित करते की "सर्व काही एक फाइल आहे". वरील छोटेसे /dev/console उदाहरण कन्सोल प्रत्यक्षात कसे कार्य करते हे किती विचित्र आहे याचा विचार करा. चित्र परस्परसंवादी बॅश सत्र दाखवते. कन्सोलवर स्ट्रिंग पाठवणे (व्हर्च्युअल कन्सोल डिव्हाइस) ते आभासी स्क्रीनवर प्रदर्शित करते. VFS मध्ये इतर, अगदी अनोळखी गुणधर्म आहेत. उदाहरणार्थ, ते आपल्याला शोधण्याची परवानगी देते त्याला.

ext4, NFS आणि /proc सारख्या परिचित सिस्टीममध्ये C डेटा स्ट्रक्चरमध्ये तीन महत्त्वपूर्ण कार्ये आहेत file_operations. याव्यतिरिक्त, काही फाइल सिस्टम्स परिचित ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड मार्गाने VFS कार्यक्षमता वाढवतात आणि पुन्हा परिभाषित करतात. रॉबर्ट लव्हने नमूद केल्याप्रमाणे, VFS अ‍ॅब्स्ट्रॅक्शन लिनक्स वापरकर्त्यांना त्यांच्या अंतर्गत डेटा फॉरमॅटची चिंता न करता तृतीय पक्ष ऑपरेटिंग सिस्टम किंवा पाईप्ससारख्या अमूर्त घटकांवर किंवा त्यांच्याकडून फाइल्सची नकळतपणे कॉपी करण्याची परवानगी देते. वापरकर्त्याच्या बाजूने (वापरकर्ता जागा), सिस्टम कॉल वापरून, पद्धत वापरून प्रक्रिया फाइलमधून कर्नल डेटा स्ट्रक्चर्सवर कॉपी करू शकते. read() एक फाइल सिस्टम आणि नंतर पद्धत वापरा write () डेटा आउटपुटसाठी दुसरी फाइल सिस्टम.

बेस VFS प्रकारांशी संबंधित फंक्शन व्याख्या फाइल्समध्ये आहेत fs/*.c कर्नल स्त्रोत कोड, तर उपनिर्देशिका fs/ ठराविक फाइल सिस्टम समाविष्टीत आहे. कोरमध्ये घटक देखील समाविष्ट आहेत जसे की cgroups, /dev и tmpfs, जे बूट प्रक्रियेदरम्यान आवश्यक असते आणि म्हणून कर्नल उपडिरेक्टरीमध्ये परिभाषित केले जाते init/. त्याची नोंद घ्या cgroups, /dev и tmpfs "मोठे तीन" कार्ये कॉल करू नका file_operations, परंतु थेट वाचा आणि मेमरीमध्ये लिहा.
खालील आकृती दर्शविते की युजरस्पेस लिनक्स सिस्टीमवर सामान्यतः माउंट केलेल्या विविध प्रकारच्या फाइल सिस्टम्समध्ये कसे प्रवेश करते. संरचना दर्शविल्या नाहीत pipes, dmesg и POSIX clocks, जे रचना देखील लागू करते file_operations, VFS स्तराद्वारे प्रवेश केला जातो.

VFS हा सिस्टीम कॉल आणि काही ठराविक अंमलबजावणी दरम्यान "रॅपर लेयर" आहे file_operations, जसे ext4 и procfs. कार्ये file_operations डिव्हाइस ड्रायव्हर्स किंवा मेमरी ऍक्सेस डिव्हाइसेसशी संवाद साधू शकतात. tmpfs, devtmpfs и cgroups वापरू नका file_operations, परंतु मेमरीमध्ये थेट प्रवेश करा.
VFS चे अस्तित्व कोड पुन्हा वापरण्याची संधी देते, कारण फाइल सिस्टमशी संबंधित मूलभूत पद्धती प्रत्येक प्रकारच्या फाइल सिस्टमद्वारे पुन्हा लागू कराव्या लागत नाहीत. सॉफ्टवेअर अभियंत्यांमध्ये कोडचा पुनर्वापर ही एक सामान्य प्रथा आहे! तथापि, पुन्हा वापरता येण्याजोग्या कोडमध्ये असल्यास गंभीर चुका, सामान्य पद्धतींचा वारसा मिळालेल्या सर्व अंमलबजावणींना त्यांचा त्रास होतो.

/tmp: साधा इशारा

सिस्टमवर VFS आहे हे शोधण्याचा सोपा मार्ग म्हणजे टाइप करणे mount | grep -v sd | grep -v :/, जे सर्व आरोहित दर्शवेल (mounted) फाइलप्रणाली जी डिस्क-निवासी नसतात आणि NFS नसतात, जी बहुतेक संगणकांवर सत्य असते. सूचीबद्ध माउंट्सपैकी एक (mounts) VFS निःसंशयपणे होईल /tmp, बरोबर?

प्रत्येकाला ते स्टोरेज माहित आहे / tmp भौतिक माध्यमावर - वेडेपणा! स्त्रोत.

साठवणे अवांछनीय का आहे /tmp भौतिक माध्यमांवर? कारण त्यातील फाईल्स /tmp तात्पुरते आहेत आणि स्टोरेज साधने tmpfs तयार केलेल्या मेमरीपेक्षा हळू आहेत. शिवाय, मेमरीपेक्षा ओव्हरराईट केल्यावर भौतिक माध्यमे परिधान करण्यास अधिक संवेदनाक्षम असतात. शेवटी, /tmp मधील फायलींमध्ये संवेदनशील माहिती असू शकते, त्यामुळे प्रत्येक रीबूटवर त्यांना अदृश्य करणे हे एक आवश्यक वैशिष्ट्य आहे.

दुर्दैवाने, काही Linux वितरण इंस्टॉलेशन स्क्रिप्ट्स स्टोरेज डिव्हाइसवर डीफॉल्टनुसार /tmp तयार करतात. तुमच्या सिस्टीममध्येही असे घडले असेल तर निराश होऊ नका. यासह काही सोप्या सूचनांचे अनुसरण करा आर्क विकीयाचे निराकरण करण्यासाठी, आणि लक्षात ठेवा की मेमरी वाटप केली आहे tmpfs इतर कारणांसाठी अनुपलब्ध होते. दुसर्‍या शब्दात, एक विशाल tmpfs आणि त्यावरील मोठ्या फाइल्स असलेली प्रणाली मेमरी संपुष्टात येऊन क्रॅश होऊ शकते. दुसरी सूचना: फाइल संपादित करताना /etc/fstab, लक्षात ठेवा की ते नवीन लाइनसह समाप्त झाले पाहिजे, अन्यथा तुमची प्रणाली बूट होणार नाही.

/proc आणि /sys

याशिवाय /tmp, VFS (व्हर्च्युअल फाइल सिस्टम) जे लिनक्स वापरकर्त्यांना सर्वात परिचित आहेत /proc и /sys, (/dev सामायिक मेमरीमध्ये राहते आणि नाही file_operations). हे दोन घटक का? चला या समस्येकडे लक्ष द्या.

procfs कर्नलचा स्नॅपशॉट तयार करतो आणि ज्या प्रक्रियांसाठी ते निरीक्षण करते userspace. द /proc कर्नल त्याच्याकडे उपलब्ध असलेल्या माहितीची मुद्रित करते, जसे की इंटरप्ट्स, व्हर्च्युअल मेमरी आणि शेड्युलर. याशिवाय, /proc/sys कमांडसह पॅरामीटर्स कॉन्फिगर केलेले ठिकाण आहे sysctl, साठी उपलब्ध userspace. वैयक्तिक प्रक्रियांची स्थिती आणि आकडेवारी निर्देशिकांमध्ये प्रदर्शित केली जाते /proc/.

तो आहे /proc/meminfo ही एक रिकामी फाइल आहे ज्यात मौल्यवान माहिती आहे.

वागणूक /proc फाईल्स VFS डिस्क फाइल सिस्टम किती भिन्न असू शकतात हे दाखवते. एका बाजूला, /proc/meminfo कमांडसह पाहिली जाऊ शकणारी माहिती असते free. दुसरीकडे, ते रिकामे आहे! हे कस काम करत? नावाच्या प्रसिद्ध लेखाची आठवण करून देणारी परिस्थिती कोणीही पाहत नसताना चंद्र अस्तित्वात आहे का? वास्तव आणि क्वांटम सिद्धांत"कॉर्नेल विद्यापीठाचे भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक डेव्हिड मर्मिन यांनी 1985 मध्ये लिहिलेले. वस्तुस्थिती अशी आहे की जेव्हा विनंती केली जाते तेव्हा कर्नल मेमरी आकडेवारी गोळा करते /proc, आणि प्रत्यक्षात फायलींमध्ये /proc कोणी पाहत नसताना काहीही नसते. म्हटल्याप्रमाणे मर्मिन, "मूलभूत क्वांटम सिद्धांत म्हणते की मोजमाप सामान्यत: मोजल्या जात असलेल्या मालमत्तेचे पूर्व-अस्तित्वात असलेले मूल्य प्रकट करत नाही." (आणि चंद्राच्या प्रश्नाला गृहपाठ समजा!)
शून्यता दिसते procfs अर्थ प्राप्त होतो कारण तेथील माहिती डायनॅमिक आहे. सह थोडी वेगळी परिस्थिती sysfs. किमान एक बाइट आकाराच्या किती फाईल्स आहेत याची तुलना करू /proc आणि मध्ये /sys.

Procfs कडे एक फाईल आहे, एक्सपोर्ट केलेले कर्नल कॉन्फिगरेशन, जे अपवाद आहे कारण ते फक्त एकदाच प्रति बूट तयार करणे आवश्यक आहे. दुसरीकडे, मध्ये /sys बर्‍याच मोठ्या फायली आहेत, त्यापैकी बर्‍याच मेमरी संपूर्ण पृष्ठ घेतात. सहसा फायली sysfs सारख्या फायली वाचून मिळवलेल्या माहितीच्या सारण्यांपेक्षा अगदी एक संख्या किंवा ओळ असते /proc/meminfo.

गोल sysfs - कर्नल ज्याला कॉल करते त्याचे वाचन/लेखन गुणधर्म प्रदान करा «kobjects» यूजरस्पेसमध्ये. एकमेव ध्येय kobjects लिंक मोजणी आहे: जेव्हा कोबजेक्टची शेवटची लिंक काढून टाकली जाते, तेव्हा सिस्टम त्याच्याशी संबंधित संसाधने पुनर्संचयित करेल. असे असले तरी, /sys बहुतेक प्रसिद्ध बनवते "वापरकर्ता स्थानासाठी स्थिर ABI" कोर, जे कोणीही कधीही कोणत्याही परिस्थितीत करू शकत नाही "ब्रेक". याचा अर्थ असा नाही की sysfs मधील फाइल्स स्थिर आहेत, ज्या अस्थिर ऑब्जेक्ट्सच्या संदर्भ मोजणीशी विसंगत असतील.
कर्नलचे स्थिर ABI यामध्ये काय दिसू शकते ते मर्यादित करते /sys, त्या विशिष्ट क्षणी प्रत्यक्षात जे आहे ते नाही. sysfs मध्‍ये फाइल परवानग्या सूचीबद्ध केल्‍याने डिव्‍हाइसेस, मॉड्युल्‍स, फाइल सिस्‍टम इ.साठी कॉन्फिगर करण्‍याची सेटिंग्‍ज कशी आहेत याची माहिती मिळते. कॉन्फिगर किंवा वाचले जाऊ शकते. तार्किक निष्कर्ष असा आहे की procfs देखील कर्नलच्या स्थिर ABI चा भाग आहे, जरी हे स्पष्टपणे नमूद केलेले नाही. दस्तऐवजीकरण.

मध्ये फाइल्स sysfs प्रत्येक घटकासाठी एका विशिष्ट गुणधर्माचे वर्णन करा आणि ते वाचनीय, लिहिण्यायोग्य किंवा दोन्ही असू शकतात. फाइलमधील "0" म्हणजे SSD काढता येत नाही.

eBPF आणि bcc साधनांचा वापर करून VFS चे निरीक्षण कसे करावे यासह भाषांतराचा दुसरा भाग सुरू करूया आणि आता आम्ही तुमच्या टिप्पण्यांची वाट पाहत आहोत आणि परंपरेने तुम्हाला आमंत्रित करत आहोत. वेबिनार उघडा, जे आमच्या शिक्षकांद्वारे 9 एप्रिल रोजी होणार आहे - व्लादिमीर ड्रोझडेत्स्की.

स्त्रोत: www.habr.com