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© Greyman, sxc.hu

Festes Fundament

Dateisysteme aufsetzen, konfigurieren und warten mit Bordmitteln

22.09.2011 Mit ein paar einfachen Shell-Befehlen legen Sie die Grundlage für jede moderne Linux-Distribution: das Dateisystem.

Linux unterstützt ein breites Spektrum an Dateisystemen, darunter viele aus dem Umfeld anderer Betriebssysteme. Für Festplatten kommen jedoch nach wie vor am ehesten die nativen Linux-Dateisysteme Ext2, Ext3 und Ext4 (den Nachfolgern von Ext2) sowie XFS infrage. Aus Kompatibilitätsgründen ist es darüber hinaus wichtig, das VFAT-Dateisystem zu lesen und auf diesem Daten zu schreiben, da es standardmäßig auf vielen Medien zum Einsatz kommt, darunter USB-Sticks und Flash-Laufwerke. Darüber dienen einige Tools, die beim Verwalten von normalen Dateisystemen helfen, auch zum Verwalten von Swap-Partitionen. Solche Swap-Partitionen setzt der Linux-Kernel als virtuellen Speicher ein, wenn nicht genug Arbeitsspeicher bereit steht.

Dateisysteme anlegen

Mit dem Befehl mkfs (Abbildung 1) richten Sie ein neues Dateisystem auf einem ausgewählten Block-Gerät ein, beispielsweise in einer Partition auf der Festplatte. Die grundsätzliche Aufrufform lautet:

# mkfs -t Typ Gerät
Abbildung 1

Abbildung 1: Unterschiede zwischen dem simulierten Erzeugen von XFS- und Ext3-Dateisystemen. Die Optionen -f und -F sorgen dafür, das mkfs das Dateisystem selbst dann erstellt, wenn bereits ein Dateisystem vorhanden ist.

Dabei bezeichnet Typ eines der von Linux unterstützten Dateisysteme, wie zum Beispiel Ext2 oder XFS, und Gerät legt die Partition auf der Festplatte fest, wie zum Beispiel /dev/hda1 oder /dev/sdc3. Darüber hinaus dürfen Sie neben dem Dateisystemtyp weitere Parameter angeben, die je nach Dateisystem unterschiedlich ausfallen.

Das Programm mkfs überlässt das eigentliche Erstellen des Dateisystems einem von mehreren Spezialwerkzeugen, wie etwa mkfs.ext2, mkfs.xfs oder mkfs.vfat. Da sich Dateisysteme stark voneinander unterscheiden, pflegen die Experten des jeweiligen System die Tools selbst. Das trägt dazu bei, dass deren Code äußerst stabil läuft.

Die meisten der Programme nutzen die selben Optionen, obwohl es in Einzelfällen Unterschiede gibt – abhängig von den Funktionen, die das jeweilige Dateisystemen kennt. Es empfiehlt sich daher, stets den Befehl mkfs zu nutzen, um ein Dateisystem zu erstellen, selbst wenn dieser dann andere Tools aufruft – verwenden Sie die spezifischen Helfer also nicht direkt.

Trotz der Unterschiede gibt es ein paar Standard-Optionen, die allen Hilfsprogrammen gemeinsam sind. Benutzen Sie den Parameter -c, so prüft das Programm das angegebene Gerät auf defekte Blöcke, die es dann während des eigentlichen Erstellens überspringt. Die Parameter -v und -V bewirken die Ausgabe von ausführlichen beziehungsweise sehr ausführlichen Meldungen.

Optionen

Sämtliche Tools für Ext-Dateisysteme sowie XFS unterstützen Optionen, mit denen Sie die Einstellungen für das Dateisystem anpassen, darunter die Blockgröße, die Anzahl und Größe der Inodes, die Größe der Fragmente oder den Speicherplatz, der für Prozesse reserviert bleibt, die der Administrator ausführt. Darüber hinaus gibt es Optionen, um die Deskriptortabelle für Blockgruppen zu vergrößern, falls sich die Dateisystemgröße einmal verändert, sowie zum Anpassen der Einstellungen für Stripe, Stride und andere Informationen, die Sie benötigen, wenn das Dateisystem in einen RAID-Verbund einbinden. Erfreulicherweise existieren Standardeinstellungen für all diese Parameter, die Sie auch nutzen sollten, falls es nicht gute Gründe gibt, davon abzuweichen. Nichtsdestoweniger sollten Sie sich für den Fall, dass es irgendwann einmal zu Problemen kommt, mit den Grundlagen der Optionen vertraut machen.

Über Blockgröße geben Sie die Größe der Chunks an, die ein Dateisystem benutzt, um Daten zu speichern – gewissermaßen die Granularität der Teile, in es eine Datei aufspaltet, wenn Sie diese auf ein entsprechendes Medium speichern. Ext-Dateisysteme verstehen sich auf Blöcke in den Größen 1024, 2048 oder 4096 Byte. Größere Blöcke erhöhen einerseits den Durchsatz, da die Platte pro Zeiteinheit mehr Daten liest und schreibt, bevor der Treiber eine neue Position ansteuert. Andererseits verschwenden sie dann viel Platz, wenn Sie eine Vielzahl kleiner Dateien speichern, da jedes Fragment immer einen kompletten Block verbraucht, selbst wenn die Daten nur ein kleinen Teil davon belegen. Für alle vier Linux-Dateisysteme stellen Sie die Blockgröße mittels des Parameters -b ein. Die nach dem Parameter erforderliche Syntax weist jedoch Unterschiede auf, weswegen Sie die Einzelheiten in der Manpage für die jeweilige Option nachlesen sollten.

Ext3, Ext4 und XFS unterstützen Journaling, mit dem sie Fehlern bei Abstürzen vorbeugen. Das geschieht mittels eines Änderungsberichts bezüglich der Dateien und Verzeichnisse, des sogenannten Journals. Die Größe dieses Journals geben Sie entweder in Blöcken oder Bytes an. Außerdem legen Sie fest, ob das Journal auf demselben Gerät wie das Dateisystem liegen soll oder Sie es getrennt speichern möchten. Wiederum gilt: Die genaue Syntax unterscheidet sich je nach Dateisystem. Beachten Sie daher die Dokumentation, bevor Sie zum nächsten Schritt übergehen.

VFAT-Dateisysteme unterscheiden sich in vieler Hinsicht von den nativen Dateisystemen, die bei Linux und Unix-ähnlichen Betriebssystemen zum Einsatz kommen. Da FAT sehr einfacher gestrickt ist, müssen Sie sich um Inodes, Fragmentgrößen oder RAID-Einstellungen hier keine Gedanken machen. Sie haben die Möglichkeit, die Anzahl der reservierten Sektoren, Sektoren pro Cluster und die Sektorengröße einzustellen – Parameter, die den Blockeinstellungen der nativen Dateisysteme unter Unix ähneln. In beinahe allen Fällen sind die Standardeinstellungen ausreichend.

Der Befehl mkswap erzeugt einen Swap-Bereich auf einer Partition – analog zu mkfs, der ein Dateisystem erstellt. Die Syntax gleicht sich ebenfalls: Sie lautet mkswap Gerät, wobei der optionale Parameter -c bewirkt, dass das Programm die Partition auf defekte Blöcke hin überprüft, bevor es den entsprechenden Bereich einrichtet. Genauso wie Sie ein neues Dateisystem mithilfe des Befehls mount in den Verzeichnisbaum einhängen, bevor es zum Einsatz bereit steht, gilt es, eine neue Swap-Partition mit dem Befehl swapon -L Gerät zu aktivieren.

Beispiele

Mit folgender Zeile formatieren Sie die erste Partition des ersten SATA-Laufwerks in einem System mit Ext3:

# mkfs -t ext3 /dev/sda1

In diesem Beispiel kommen die Standardeinstellungen für Blockgröße, Inode-Parameter sowie alle anderen Optionen zum Einsatz – wobei das Programm einige davon tatsächlich erst während der Laufzeit ermittelt, während mkfs die Geometrie der Festplatten-Partition analysiert. Der folgende Befehl erzeugt ebenfalls ein Ext3-Dateisystem auf /dev/sda1, erzwingt aber eine Blockgröße von 4096 Byte:

# mkfs -t ext3 -b 4096 /dev/sda1

Ein weiterer Befehl erzeugt dasselbe Dateisystem wie die vorherige Befehlszeile, legt aber zusätzlich eine Journal-Datei auf einer separaten Partition an (/dev/sdb1).

# mkfs -t ext3 -b 4096 -J device=/dev/sdb1 /dev/sda1

Mit folgendem Befehl legen Sie eine XFS-Partition auf /dev/sda1 an:

# mkfs -t xfs /dev/sda1

Folgende Eingabe ist erforderlich, um für dieses Dateisystem eine Blockgröße von 4096 Byte einzustellen:

# mkfs -t xfs -b size=4096 /dev/sda1

Die Syntax unterscheidet sich von der bei Ext3. Daher sollten Sie sich mithilfe der Dokumentation genau darüber informieren, was die Dateisystem-spezifischen Parameter bei mkfs bewirken.

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