Внутреннее устройство Linux - Уорд Брайан (читать книги полностью .txt) 📗
Существуют различия в том, как работают команды fdisk и parted. С помощью команды fdisk вы создаете новую таблицу разделов до выполнения реальных изменений на диске; команда fdisk только осуществляет их, когда вы выходите из нее. При использовании команды parted разделы создаются, изменяются и удаляются, когда вы вводите команды. У вас нет возможности просмотреть таблицу разделов до ее изменения.
Эти различия важны также для понимания того, как данные утилиты взаимодействуют с ядром. Команды fdisk и parted изменяют разделы полностью в пространстве пользователя; нет необходимости, чтобы ядро обеспечивало поддержку перезаписи таблицы разделов, поскольку пространство пользователя способно считывать и изменять все данные на блочном устройстве.
Однако в конечном счете ядро все же должно считывать таблицу разделов, чтобы представить разделы как блочные устройства. Утилита fdisk использует сравнительно простой метод: после изменения таблицы разделов эта команда осуществляет единичный системный вызов к диску, чтобы сообщить ядру о необходимости повторного считывания таблицы разделов. После этого ядро генерирует отладочный вывод, который можно просмотреть с помощью команды dmesg. Например, если вы создаете два раздела на устройстве /dev/sdf, вы увидите следующее:
sdf: sdf1 sdf2
В сравнении с этой командой инструменты parted не используют системный вызов для всего диска. Вместо него они сигнализируют ядру об изменении отдельных разделов. После обработки изменения одного раздела ядро не производит приведенного выше отладочного вывода.
Есть несколько способов увидеть изменения разделов.
• Используйте команду udevadm, чтобы отследить изменения событий ядра. Например, команда udevadm monitor —kernel покажет удаленные устройства-разделы и добавленные новые.
• Посмотрите полную информацию о разделах в файле /proc/partitions.
• Поищите в каталоге /sys/block/device/ измененные системные интерфейсы разделов или в каталоге /dev — измененные устройства-разделы.
Если вы хотите быть абсолютно уверенными в том, что таблица разделов изменена, можно выполнить «старомодный» системный вызов, который применяет команда fdisk, использовав команду blockdev. Например, чтобы ядро принудительно перезагрузило таблицу разделов на устройстве /dev/sdf, запустите следующую команду:
# blockdev —rereadpt /dev/sdf
На данный момент вы знаете все необходимое о работе с разделами дисков. Если вам интересно изучить некоторые дополнительные подробности о дисках, продолжайте чтение. В противном случае переходите к разделу 4.2, чтобы узнать о размещении файловой системы на диске.
4.1.3. Диск и геометрия раздела
Любое устройство с подвижными частями добавляет сложностей в систему программного обеспечения, поскольку физические элементы сопротивляются абстрагированию. Жесткие диски не являются исключением. Хоть и возможно представлять жесткий диск как блочное устройство с произвольным доступом к любому блоку, возникают серьезные последствия для производительности, если вы не позаботились о том, как располагаются данные на диске. Рассмотрим физические свойства простого диска с одной пластиной, изображенного на рис. 4.3.
Диск состоит из вращающейся на шпинделе пластины, а также головки, которая прикреплена к подвижному кронштейну, который может перемещаться вдоль радиуса диска. Когда диск вращается под головкой, последняя считывает данные. Когда кронштейн расположен в определенной позиции, головка может считывать данные только с одной окружности. Эта окружность называется цилиндром, поскольку у больших дисков несколько пластин, которые надеты на один шпиндель и вращаются вокруг него. Каждая пластина может иметь одну или две головки, для верхней и/или нижней части пластины, причем все головки крепятся на одном кронштейне и перемещаются совместно. Поскольку кронштейн двигается, на диске есть много цилиндров, от самых малых около центра диска до самых больших по его краям. Наконец, цилиндр можно разделить на доли, называемые секторами. Такой способ представления геометрии диска называется CHS (cylinder-head-sector, цилиндр-головка-сектор).
Рис. 4.3. Жесткий диск, вид сверху
примечание
Дорожка является частью цилиндра, к которой имеет доступ одна головка, поэтому на рис. 4.3 цилиндр является также и дорожкой.
Ядро и различные программы для работы с разделами могут сообщить вам о том, чт?о из себя представляет диск как совокупность цилиндров (и секторов, которые являются частями цилиндров). Однако для современных жестких дисков сообщаемые значения являются фиктивными! Традиционная схема адресации, которая использует параметры CHS, не вписывается в современное аппаратное обеспечение жестких дисков. Она также не принимает в расчет тот факт, что в одних цилиндрах можно разместить больше данных, чем в других. Дисковые аппаратные средства поддерживают блочную адресацию LBA (Logical Block Addressing), чтобы просто обращаться к какому-либо месту диска по номеру блока. Однако следы системы CHS еще присутствуют. Например, таблица разделов MBR содержит информацию CHS, а также ее LBA-эквивалент, и некоторые загрузчики системы по-прежнему довольно глупы, чтобы доверять значениям CHS (но не беспокойтесь — в большинстве загрузчиков Linux используются значения LBA).
Тем не менее понятие о цилиндрах оказалось важным для работы с разделами, поскольку цилиндры являются идеальными границами для разделов. Чтение потока данных с цилиндра происходит очень быстро, так как головка может непрерывно считывать данные по мере вращения диска. Раздел, который организован как набор смежных цилиндров, также позволяет получить быстрый доступ к данным, поскольку головке не приходится перемещаться слишком далеко между цилиндрами.
Некоторые программы для работы с разделами выражают недовольство, если вы не размечаете разделы точно по границам цилиндров. Игнорируйте это. Вы мало чем сможете помочь, поскольку значения CHS для современных дисков попросту недостоверны. Схема LBA гарантирует вам то, что разделы окажутся именно там, где вы предполагали.
4.1.4. Твердотельные накопители (диски SSD)
Устройства хранения без движущихся частей, такие как твердотельные накопители (SSD), совершенно отличны от вращающихся дисков, если говорить о характеристиках доступа к данным. Для них произвольный доступ не является проблемой, так как отсутствует перемещающаяся вдоль пластины головка. Однако некоторые факторы отражаются на производительности.
Одним из наиболее значимых факторов, влияющих на производительность дисков SSD, является выравнивание разделов. Когда вы считываете данные с диска SSD, чтение происходит фрагментарно — как правило, порциями по 4096 байт за один прием, — причем такое чтение должно начинаться с числа, кратного этому размеру. Поэтому, если раздел и данные в нем не располагаются в пределах 4096-байтной зоны, вам может понадобиться выполнить две небольшие операции чтения вместо одной, например чтения содержимого каталога.
Многие утилиты для работы с разделами (например, parted и gparted) содержат средства для размещения вновь созданных разделов с правильными отступами от начала диска, и вам никогда не придется беспокоиться о неверном выравнивании разделов. Однако, если вам любопытно узнать, где начинаются ваши разделы, чтобы убедиться в том, что они начинаются от границ, можно легко это выяснить, заглянув в каталог /sys/block. Вот пример раздела для устройства /dev/sdf2:
$ cat /sys/block/sdf/sdf2/start
1953126
Этот раздел начинается на расстоянии 1 953 126 байт от начала диска. Поскольку это число не делится нацело на 4096, работа с таким разделом не достигала бы оптимальной производительности, если бы он был расположен на диске SSD.
