लिनक्समा भर्चुअल फाइल प्रणालीहरू: तिनीहरू किन आवश्यक छन् र तिनीहरूले कसरी काम गर्छन्? भाग 1

नमस्ते सबै! हामीले तपाइँलाई पहिले नै प्रेममा परेका पाठ्यक्रमहरूको लागि नयाँ स्ट्रिमहरू सुरू गर्न जारी राख्छौं र अब हामी पाठ्यक्रमहरूको नयाँ सेट सुरु गर्दैछौं भनेर घोषणा गर्न हतारमा छौं। "लिनक्स प्रशासक"जुन अप्रिलको अन्त्यमा सुरु हुनेछ। यस घटनाको लागि नयाँ प्रकाशन मिति गरिनेछ। मूल सामग्री संग, तपाईं सक्नुहुन्छ यहाँ पढ्नुहोस्.

भर्चुअल फाइल प्रणालीहरूले एक प्रकारको जादुई अमूर्तताको रूपमा सेवा गर्दछ जसले लिनक्सको दर्शनलाई "सबै कुरा फाइल हो" भन्न अनुमति दिन्छ।

फाइल प्रणाली के हो? लिनक्सको पहिलो योगदानकर्ता र लेखकहरूको शब्दहरूमा आधारित रोबर्टा लाभा, "एक फाइल प्रणाली एक विशिष्ट संरचना अनुसार एकत्रित डाटा को एक श्रेणीबद्ध भण्डारण हो।" जस्तोसुकै होस्, यो परिभाषा VFAT (भर्चुअल फाइल आवंटन तालिका), Git र मा समान रूपमा उपयुक्त छ। Cassandra (NoSQL डाटाबेस)। त्यसोभए "फाइल प्रणाली" को रूपमा त्यस्तो चीजलाई के परिभाषित गर्दछ?

फाइल प्रणाली आधारभूत

लिनक्स कर्नेलमा फाइल प्रणाली मानिने निकायका लागि निश्चित आवश्यकताहरू छन्। विधिहरू लागू गर्नुपर्छ open(), read() и write() नामहरू भएका निरन्तर वस्तुहरूको लागि। वस्तु-उन्मुख दृष्टिकोणबाट प्रोग्रामिंग, कर्नेलले जेनेरिक फाइल प्रणालीलाई सार इन्टरफेसको रूपमा परिभाषित गर्दछ, र यी तीन ठूला प्रकार्यहरूलाई "भर्चुअल" मानिन्छ र कुनै ठोस परिभाषा छैन। तदनुसार, पूर्वनिर्धारित फाइल प्रणाली कार्यान्वयनलाई भर्चुअल फाइल प्रणाली (VFS) भनिन्छ।

यदि हामी एक निकायमा खोल्न, पढ्न र लेख्न सक्छौं भने, त्यस निकायलाई फाइल मानिन्छ, जस्तो कि हामीले माथिको कन्सोलको उदाहरणबाट देख्न सक्छौं।
VFS घटनाले "सबै कुरा फाइल हो" भन्ने युनिक्स-जस्तो अवलोकनलाई मात्र रेखांकित गर्दछ। सोच्नुहोस् कि कति अनौठो छ कि त्यो सानो /dev/console माथिको उदाहरणले कन्सोलले वास्तवमा कसरी काम गर्दछ भनेर देखाउँछ। तस्विरले अन्तरक्रियात्मक बास सत्र देखाउँछ। कन्सोलमा स्ट्रिङ पठाउँदै (भर्चुअल कन्सोल उपकरण) यसलाई भर्चुअल स्क्रिनमा देखाउँछ। VFS सँग अन्य, अपरिचित गुणहरू पनि छन्। उदाहरणका लागि, यसले तपाईंलाई खोजी गर्न अनुमति दिन्छ उसलाई.

परिचित प्रणालीहरू जस्तै ext4, NFS, र /proc सँग C डाटा संरचनामा तीन महत्त्वपूर्ण कार्यहरू छन् जसलाई भनिन्छ। file_operations। थप रूपमा, केहि फाइल प्रणालीहरूले परिचित वस्तु-उन्मुख तरिकामा VFS कार्यक्षमता विस्तार र पुन: परिभाषित गर्दछ। रोबर्ट लभले औंल्याएझैं, VFS एब्स्ट्र्याकसनले लिनक्स प्रयोगकर्ताहरूलाई तेस्रो पक्ष अपरेटिङ सिस्टमहरू वा पाइपहरू जस्ता अमूर्त संस्थाहरूमा तिनीहरूको आन्तरिक डेटा ढाँचाको बारेमा चिन्ता नगरिकन फाइलहरू प्रतिलिपि गर्न अनुमति दिन्छ। प्रयोगकर्ता पक्ष (userspace) मा, प्रणाली कल प्रयोग गरेर, प्रक्रियाले विधि प्रयोग गरेर कर्नेल डेटा संरचनाहरूमा फाइलबाट प्रतिलिपि गर्न सक्छ। read() एउटा फाइल प्रणाली र त्यसपछि विधि प्रयोग गर्नुहोस् write () डाटा आउटपुटको लागि अर्को फाइल प्रणाली।

आधार VFS प्रकारहरूसँग सम्बन्धित प्रकार्य परिभाषाहरू फाइलहरूमा छन् fs/*.c कर्नेल स्रोत कोड, जबकि उपनिर्देशिकाहरू fs/ निश्चित फाइल प्रणालीहरू समावेश गर्दछ। कोरमा संस्थाहरू पनि समावेश छन् जस्तै cgroups, /dev и tmpfs, जुन बुट प्रक्रियाको समयमा आवश्यक हुन्छ र त्यसैले कर्नेल उपनिर्देशिकामा परिभाषित गरिन्छ init/। ध्यान दिनुहोस् कि cgroups, /dev и tmpfs "ठूलो तीन" प्रकार्यहरू कल नगर्नुहोस् file_operations, तर सिधै पढ्नुहोस् र मेमोरीमा लेख्नुहोस्।
तलको रेखाचित्रले कसरी प्रयोगकर्तास्पेसले लिनक्स प्रणालीहरूमा सामान्यतया माउन्ट गरिएका विभिन्न प्रकारका फाइल प्रणालीहरूमा पहुँच गर्छ भनेर देखाउँछ। संरचनाहरू देखाइएको छैन pipes, dmesg и POSIX clocksजसले संरचनालाई पनि कार्यान्वयन गर्छ file_operations, VFS तह मार्फत पहुँच गरियो।

VFS प्रणाली कलहरू र निश्चितहरूको कार्यान्वयनहरू बीचको "रेपर तह" हो file_operationsजस्तै ext4 и procfs। कार्यहरू file_operations या त उपकरण चालक वा मेमोरी पहुँच उपकरणहरूसँग अन्तरक्रिया गर्न सक्छ। tmpfs, devtmpfs и cgroups प्रयोग नगर file_operations, तर सिधै मेमोरीमा पहुँच गर्नुहोस्।
VFS को अस्तित्वले कोड पुन: प्रयोग गर्ने अवसर प्रदान गर्दछ, किनकि फाइल प्रणालीहरूसँग सम्बन्धित आधारभूत विधिहरू प्रत्येक प्रकारको फाइल प्रणालीद्वारा पुन: लागू गर्नुपर्दैन। कोड पुन: प्रयोग सफ्टवेयर इन्जिनियरहरू बीच एक सामान्य अभ्यास हो! यद्यपि, यदि पुन: प्रयोज्य कोड समावेश छ गम्भीर गल्तीहरू, सबै कार्यान्वयनहरू जसले साझा विधिहरू प्राप्त गर्छन् तिनीहरूबाट पीडित छन्।

/tmp: सरल संकेत

VFS प्रणालीमा अवस्थित छ भनेर पत्ता लगाउने सजिलो तरिका टाइप गर्नु हो mount | grep -v sd | grep -v :/, जसले सबै माउन्ट गरिएको देखाउनेछ (mounted) फाइल प्रणालीहरू जुन डिस्क-निवासी र गैर-NFS होइनन्, जुन धेरै कम्प्युटरहरूमा सही छ। सूचीबद्ध माउन्टहरू मध्ये एक (mounts) VFS निस्सन्देह हुनेछ /tmp, हैन?

त्यो भण्डारण सबैलाई थाहा छ / tmp एक भौतिक माध्यम मा - पागलपन! स्रोत.

किन यो भण्डारण गर्न अवांछनीय छ /tmp भौतिक मिडियामा? किनभने फाइलहरू भित्र छन् /tmp अस्थायी छन् र भण्डारण उपकरणहरू मेमोरी भन्दा ढिलो छन् जहाँ tmpfs सिर्जना गरिएको छ। यसबाहेक, मेमोरी भन्दा ओभरराइट गर्दा भौतिक मिडिया पहिरनमा बढी संवेदनशील हुन्छ। अन्तमा, /tmp मा फाइलहरूले संवेदनशील जानकारी समावेश गर्न सक्छ, त्यसैले तिनीहरूलाई प्रत्येक रिबुटमा गायब बनाउने एक आवश्यक विशेषता हो।

दुर्भाग्यवश, केहि लिनक्स वितरण स्थापना स्क्रिप्टहरू पूर्वनिर्धारित रूपमा भण्डारण उपकरणमा /tmp सिर्जना गर्दछ। यदि यो तपाईंको प्रणालीमा पनि भयो भने निराश नगर्नुहोस्। साथ केहि सरल निर्देशनहरू पालना गर्नुहोस् आर्क विकीयसलाई ठीक गर्न, र सम्झनुहोस् कि मेमोरीको लागि आवंटित tmpfs अन्य उद्देश्यका लागि अनुपलब्ध हुन्छ। अर्को शब्दमा, एक विशाल tmpfs र यसमा ठूला फाइलहरू भएको प्रणालीको मेमोरी र क्र्यास हुन सक्छ। अर्को संकेत: फाइल सम्पादन गर्दा /etc/fstab, याद गर्नुहोस् कि यो नयाँ लाइन संग समाप्त हुनुपर्छ, अन्यथा तपाइँको प्रणाली बुट हुनेछैन।

/proc र /sys

बाहेक /tmp, VFS (भर्चुअल फाइल प्रणालीहरू) जुन लिनक्स प्रयोगकर्ताहरूलाई सबैभन्दा परिचित छन् /proc и /sys। (/dev साझा मेमोरीमा रहन्छ र छैन file_operations)। किन यी दुई घटक? यो मुद्दा हेरौं।

procfs कर्नेलको स्न्यापसट र यसले अनुगमन गर्ने प्रक्रियाहरू सिर्जना गर्दछ userspace। को /proc कर्नेलले के उपलब्ध छ भन्ने बारे जानकारी छाप्छ, जस्तै अवरोध, भर्चुअल मेमोरी, र अनुसूचक। यसबाहेक, /proc/sys आदेशको साथ परिमितिहरू कन्फिगर गरिएको ठाउँ हो sysctlको लागि उपलब्ध छ userspace। व्यक्तिगत प्रक्रियाहरूको स्थिति र तथ्याङ्कहरू डाइरेक्टरीहरूमा प्रदर्शित हुन्छन् /proc/.

यो छ /proc/meminfo तैपनि बहुमूल्य जानकारी समावेश गर्ने खाली फाइल हो।

व्यवहार /proc फाइलहरूले कसरी फरक VFS डिस्क फाइल प्रणाली हुन सक्छ भनेर देखाउँछ। एकातिर, /proc/meminfo आदेशको साथ हेर्न सकिने जानकारी समावेश गर्दछ free। अर्कोतर्फ, यो खाली छ! यस्ले कसरी काम गर्छ? स्थितिले प्रसिद्ध शीर्षकको लेखको सम्झना गराउँछ कसैले नहेर्दा चन्द्रमा हुन्छ ? वास्तविकता र क्वान्टम सिद्धान्त"1985 मा कर्नेल विश्वविद्यालय भौतिकी प्रोफेसर डेभिड मर्मिन द्वारा लिखित। तथ्य यो हो कि कर्नेलले मेमोरी तथ्याङ्क सङ्कलन गर्दछ जब अनुरोध गरिन्छ /proc, र वास्तवमा फाइलहरूमा /proc कसैले नहेर्दा केही हुँदैन। भने अनुसार मर्मिन, "आधारभूत क्वान्टम सिद्धान्तले भन्छ कि मापनले सामान्यतया मापन गरिएको सम्पत्तिको पूर्व-अवस्थित मूल्य प्रकट गर्दैन।" (र चन्द्रमाको प्रश्नलाई गृहकार्यको रूपमा विचार गर्नुहोस्!)
शून्यता देखिन्छ procfs त्यहाँ जानकारी गतिशील छ किनभने अर्थ बनाउँछ। अलि फरक अवस्था संग sysfs। कम्तिमा एक बाइट साइजमा कति फाइलहरू छन् तुलना गरौं /proc र भित्र /sys.

Procfs एउटा फाइल छ, अर्थात् निर्यात गरिएको कर्नेल कन्फिगरेसन, जुन अपवाद हो किनभने यसलाई प्रति बुट एक पटक मात्र उत्पन्न गर्न आवश्यक छ। अर्कोतर्फ, मा /sys त्यहाँ धेरै ठूला फाइलहरू छन्, जसमध्ये धेरैले मेमोरीको सम्पूर्ण पृष्ठ लिन्छन्। सामान्यतया फाइलहरू sysfs ठ्याक्कै एक नम्बर वा रेखा समावेश गर्दछ, जस्तै फाइलहरू पढ्नबाट प्राप्त जानकारीको तालिकाको विपरीत /proc/meminfo.

लक्ष्य sysfs - कर्नेलले के कल गर्दछ भनेर पढ्न/लेख्ने गुणहरू प्रदान गर्नुहोस् «kobjects» प्रयोगकर्ता स्थानमा। एउटै गोल kobjects लिङ्क गणना गर्दैछ: जब kobject को अन्तिम लिङ्क हटाइन्छ, प्रणालीले यससँग सम्बन्धित स्रोतहरू पुनर्स्थापित गर्नेछ। तैपनि, /sys धेरै प्रसिद्ध बनाउँछ "प्रयोगकर्ता स्थान को लागी स्थिर ABI" कोर, जुन कुनै पनि परिस्थितिमा कसैले कहिल्यै गर्न सक्दैन "ब्रेक"। यसको मतलब यो होइन कि sysfs मा फाइलहरू स्थिर छन्, जुन अस्थिर वस्तुहरूको सन्दर्भ गणनासँग असंगत हुनेछ।
कर्नेलको स्थिर ABI ले के देखा पर्न सक्छ लाई सीमित गर्दछ /sys, त्यो विशेष क्षणमा वास्तवमा के छ भन्ने होइन। sysfs मा सूचीबद्ध फाइल अनुमतिहरूले यन्त्रहरू, मोड्युलहरू, फाइल प्रणालीहरू, आदिका लागि कसरी कन्फिगर योग्य सेटिङहरू बारे अन्तरदृष्टि प्रदान गर्दछ। कन्फिगर गर्न वा पढ्न सकिन्छ। तार्किक निष्कर्ष यो हो कि procfs पनि कर्नेलको स्थिर ABI को भाग हो, यद्यपि यो स्पष्ट रूपमा भनिएको छैन। कागजात.

मा फाइलहरू sysfs प्रत्येक संस्थाको लागि एक विशेष गुण वर्णन गर्नुहोस् र पढ्न योग्य, लेख्न योग्य, वा दुवै हुन सक्छ। फाइलमा "0" को अर्थ SSD हटाउन सकिँदैन।

eBPF र bcc उपकरणहरू प्रयोग गरेर VFS कसरी निगरानी गर्ने भनेर अनुवादको दोस्रो भाग सुरु गरौं, र अब हामी तपाईंको टिप्पणीहरूको लागि पर्खिरहेका छौं र परम्परागत रूपमा तपाईंलाई आमन्त्रित गर्दछौं। वेबिनार खोल्नुहोस्, जुन अप्रिल 9 मा हाम्रो शिक्षक द्वारा आयोजित हुनेछ - व्लादिमिर ड्रोजडेत्स्की.

स्रोत: www.habr.com