В данной статье рассмотрим операционную систему – FreeBSD, чем она привлекает пользователей и какие недостатки имеет. Еще в 1993 году началась разработка операционной системы FreeBSD (Berkeley Software Distribution) , в этом же году вышла первая официальная версия. Последний релиз системы появился в августе 2015. Как видим, ОС FreeBSD стабильно развивается и естественно имеет своих поклонников. Давайте разберемся, за что так пользователи любят FreeBSD и какие недостатки имеет данная система.
Многие пользователи часто сравнивают FreeBSD с Linux , так как обе эти системы похожи между собой. Общая черта: свободная загрузка из сети, открытые исходники, бесплатность, форумы поддержки, где можно найти много приверженцев данной ОС. Основные отличия Linux и BSD более подробно .
Главные преимущества системы FreeBSD:
- Стабильность работы. Несколько лет назад компания Netcraft привела к сведенью результаты анализа работы сайтов. Наиболее долгую непрерывную работу (по календарным дням) имели веб-проекты, которые работали под управлением FreeBSD.
- Бесплатное скачивание ОС. Большинство пользователей всегда делают выбор в пользу бесплатных систем, и не обременяют себя покупкой дорогих лицензий для ОС. Таким образом скачать и установить FreeBSD Вы можете абсолютно бесплатно.
- Открытый исходный код. Любой желающий может вносить свои правки в код и выполнять желаемые проверки без проблем, правда, есть некие ограничения, но они слишком минимальны.
- Качественность. Многие популярные на весь мир веб-сервисы используют данную систему, что есть беспорным подтверждением качества работы. За оценками экспертов почти 40% серверов на рынке СНГ работают именно на данной ОС.
- Надежность. Данный фактор обеспечивается монолитным ядром и законченной логической структурой ОС, которая по сути является целостной.
Структура системы FreeBSD:
- Библиотека С используется в качестве системного интерфейса программирования.
- Ядро, которое предназначено для планировки всех процессов, управлением памяти, работы с устройствами и тп.
- Разнообразные файловые утилиты, компиляторы, оболочки, редакторы связей, и другие программы для конечного пользователя, некоторые из них основываются на коде GNU.
- За графический дизайн отвечает встроенная в FreeBSD X Window.
- Огромный выбор системных и прикладных программ.
Разработкой FreeBSD занимаются почти 4 тыс. добровольцев , которые и выпускают оновленные версии. Всего релизов насчитывают десять, последний из которых был выпущен 13 августа 2015 года. Но все-таки система не является столь популярной, как к примеру Linux. Давайте разберемся в причинах, почему FreeBSD имеет небольшое количество пользователей. В превую очередь, это “заслуга” разработчиков, которые занимаются шлифовкой кода системы, и очень мало времени уделяют рекламе своего продукта. Кроме того, они мало заботятся о рядовом пользователи и не упрощают процесс настройки и установки ОС, что для многих является ключевым этапом при выборе операционной системы. Ведь настроить Linux намного проще чем FreeBSD .
Недостатки системы FreeBSD .
Среди минусов ОС пользователи чаще всего выделяют сложность установки и настройки системы, но с приходом определенных навыков в администрировании, этот недостаток становится несущественным. Кроме того, для изучения работы FreeBSD недостаточное количество литературы и трудный доступ к документации. Если Вы все-таки хотите, чтобы данная ОС работала на вашем выделенном сервере, можете обратиться в нашу тех.поддержку и они быстро и качественно установят и настроят FreeBSD. Также достаточно будет просто при сервера выбрать FreeBSD желаемой ОС и она будет предустановлена на Ваш сервер.
Вывод. Если Вы выбираете ОС для своего сервера, прочитайте следующие советы, которые, надеемся, помогут Вам сделать правильный выбор. Часто можно встретить информацию на интернет-ресурсах, что FreeBSD улучшает производительность, это действительно так, но данное правило не следует считать универсальным. Хорошая репутация FreeBSD вполне заслуженная благодаря предоставленному качеству ОС. И последнее, если Вы уже используете выбранную ранее ОС, не стоит ее менять.
К Вашему сведению, ОС FreeBSD (9,10) уже предустановленна на наших ВПС серверах и Вы сможете ощутить все преимущества данной системы, сделав заказ виртуального сервера в компании Hyper Host™ . ?
6628 раз(а) 14 Сегодня просмотрено раз(а)
FreeBSD – свободная и открытая Unix-подобная операционная система и популярная серверная платформа. Хотя FreeBSD и другие BSD-системы имеют много общего с такими системами, как Linux, между ними есть много важных отличий.
Данная статья вкратце ознакомит вас с основными общими чертами и различиями между системами FreeBSD и Linux.
Примечание : Статья сосредоточена на FreeBSD, но многие из перечисленных ниже пунктов касаются и других BSD-систем.
Что общего между FreeBSD и Linux?
Для начала нужно выяснить, чем эти системы похожи друг на друга.
Лицензирование систем отличается (мы обсудим это позже), однако оба этих семейства систем являются свободными и открытыми. Пользователи могут просматривать и изменять исходный код по своему усмотрению, а разработка выполняется в открытом доступе.
FreeBSD и дистрибутивы Linux являются Unix-подобными по своей природе. FreeBSD имеет много общего с системами Unix предыдущих поколений, а система Linux была создана с нуля как открытая альтернатива Unix.
Также оба семейства в основном совместимы с POSIX . Общие функции и дизайн систем стандартизированы и используют аналогичные шаблоны. Иерархия файловой системы строится одинаково, основным методом взаимодействия с обеими системами является среда оболочки, API-интерфейсы программирования имеют сходные функции.
Поэтому дистрибутивы FreeBSD и Linux могут совместно использовать многие инструменты и приложения. В некоторых случаях отличаются версии или варианты программ, но приложения между этими системами мигрировать легче, чем в не-Unix-подобную систему.
Теперь пора разобраться, чем же отличаются FreeBSD и Linux.
Различия в лицензировании
Одно из самых фундаментальных различий между системами FreeBSD и Linux – вопрос лицензирования.
Ядро Linux, приложения на основе GNU и многие программные продукты из мира Linux лицензируются по GPL (или GNU General Public License). Эта лицензия часто называется свободной (copyleft). По сути, это форма лицензирования, которая позволяет свободно просматривать, распространять и изменять исходный код при условии, что любые производные продукты будут поддерживать эту же лицензию.
FreeBSD (включая ядро и все инструменты, созданные разработчиками FreeBSD) распространяет свое программное обеспечение под лицензией BSD. Этот тип лицензироавния более либеральный, чем GPL, поскольку он не требует, чтобы производный продукт поддерживал условия этой лицензии. Это означает, что любой человек или организация может использовать, распространять или модифицировать программу без необходимости делать вклад в ее развитие или открывать исходный код. Единственное требование заключается в том, что в исходный код или документацию производной программы (в зависимости от метода выпуска) должны быть включены авторские права, копия лицензии BSD и отказ от обязательств. Сама лицензия очень короткая, ее можно найти .
Преимущества каждого из этих типов лицензирования почти полностью зависят от философии и потребностей пользователя. Лицензии GPL ратуют за совместное использование кода и открытую экосистему. Закрытое программное обеспечение не должно основываться на программах с лицензией GPL. А лицензионное программное обеспечение BSD можно свободно включать в закрытые приложения. Это делает лицензирование BSD более привлекательным для многих компаний и частных лиц, надеющихся монетизировать свое программное обеспечение – оно позволяет продать программное обеспечение и сохранить исходный код закрытым.
Понимание лицензирования систем FreeBSD и Linux поможет вам лучше разобраться с их философией.
История развития FreeBSD
Еще одно важное различие между системами FreeBSD и Linux – это история каждой системы. Наряду с различиями в лицензировании, о которых говорилось выше, история оказала, пожалуй, самое большое влияние на философию каждой из систем.
Linux – это ядро, разработанное Линусом Торвальдсом как средство замены ограничительной системы MINIX, которую он использовал в Хельсинском университете. В сочетании с другими компонентами, многие из которых поступают из набора GNU, операционная система на ядре Linux имеет много уникальных свойств Unix, несмотря на то, что она не была непосредственным ответвлением системы Unix. Поскольку Linux была запущена с нуля, не наследует дизайн и некоторые из устаревших соображений, она может значительно отличаться от систем с более тесными связями с Unix.
FreeBSD имеет множество прямых связей с Unix. BSD (или Berkeley Software Distribution) – это дистрибутив Unix, созданный в Калифорнийском университете в Беркли, который расширил набор функциональных возможностей AT&T Unix и имел приемлемые условия лицензирования. Позже было принято решение попытаться заменить исходную операционную систему AT&T, используя альтернативы с открытым исходным кодом, чтобы пользователям не требовалось получать лицензию AT&T для работы с BSD. В конце концов, все компоненты оригинальной системы AT&T были переписаны под лицензией BSD и перенесены в архитектуру i386 как 386BSD. Система FreeBSD стала форком этой базы с целью улучшить и модернизировать проделанную работу и в конечном итоге была перебазирована в неполный релиз под названием BSD-Lite для решения вопросов лицензирования.
Благодаря длительному и многоэтапному процессу ответвления FreeBSD стала свободной от лицензий, но поддерживала тесные связи с ее прошлым. Разработчики системы по-прежнему реализовали многие функции способами, принятыми в Unix, возможно, потому, что FreeBSD всегда разрабатывалась в качестве клона Unix с открытой лицензией. Это повлияло на дальнейшее развитие и повлекло за собой последствия, речь о которых пойдет ниже.
Базовая операционная система и дополнительное программное обеспечение
Ключевым отличием между дистрибутивами FreeBSD и Linux в плане разработки и проектирования системы является область самой системы. Команда FreeBSD разрабатывает ядро и базовую операционную систему как единое целое, в то время как Linux технически относится только к ядру, а остальные компоненты поступают из разных источников.
Это различие может показаться незначительным, но на самом деле это сильно влияет на взаимодействие и управление системой. В Linux дистрибутив может объединить пакеты, гарантируя, что они хорошо взаимодействуют друг с другом. Однако большинство компонентов будут поступать из широкого круга источников, а разработчики дистрибутива только формируют из них наборы, которые правильно функционируют в системе.
В этом смысле основные компоненты не сильно отличаются от дополнительных пакетов, доступных в репозиториях дистрибутива. Средства управления пакетами дистрибутива используются для отслеживания и управления этими компонентами точно так же, как и дополнительными пакетами. Дистрибутив может поддерживать разные репозитории в зависимости от того, кто отвечает за определенные пакеты.
А FreeBSD поддерживает всю основную операционную систему. Ядро и набор программ, многие из которых созданы самими разработчиками FreeBSD, поддерживаются как единое целое. Тут не так просто поменять компоненты, которые являются частью основного набора, потому что он в некотором смысле неделим. Это позволяет команде FreeBSD очень четко управлять основной операционной системой, обеспечивая тесную интеграцию и большую предсказуемость.
Программное обеспечение, входящее в основную операционную систему, считается полностью отделенным от дополнительных компонентов. FreeBSD предлагает большую коллекцию дополнительного программного обеспечения, как это делают дистрибутивы Linux, но их управление происходит отдельно. Основная система обновляется независимо как отдельный блок, а дополнительное программное обеспечение может обновляться индивидуально.
Формирование релизов
Большинство релизов Linux являются результатом сбора программного обеспечения из разных источников (и, при необходимости, его изменения). Составители дистрибутива решают, какие компоненты должны быть включены в установку, какие – в поддерживаемые репозитории и т. д. После совместного тестирования компонентов создается релиз.
В предыдущем разделе вы узнали, что:
- Большая часть операционной системы FreeBSD разрабатывается командой FreeBSD.
- Базовая операционная система FreeBSD – основной выход.
- Базовое программное обеспечение FreeBSD считается единым и неделимым набором.
Эти качества FreeBSD приводят к тому, что при релизе программного обеспечения используется не такой подход, как в большинстве дистрибутивов Linux. Поскольку FreeBSD организует все на уровне операционной системы, все базовые компоненты поддерживаются в одном репозитории исходного кода. Это имеет несколько важных последствий.
Прежде всего, поскольку все эти инструменты разработаны вместе в одном репозитории, релиз создается путем простой ревизии одной из веток репозитория. Подобным образом выходит большинство программ, поскольку из организованной базы кода выбирается стабильная точка.
Базовая операционная система находится под активным контролем версий, а это означает, что пользователи могут отслеживать разные ветки или уровни стабильности. Пользователям не нужно ждать, пока разработчики санкционируют изменения, чтобы получить обновления.
Это чем-то похоже на то, как пользователи отслеживают репозитории разных уровней стабильности в некоторых дистрибутивах Linux. Только в Linux вы отслеживаете репозиторий пакетов, а в FreeBSD вы можете отслеживать целую ветку централизованного репозитория исходного кода.
Различия в программном обеспечении и системном дизайне
Оставшиеся различия связаны с самим программным обеспечением и общими качествами системы.
Установка поддерживаемых пакетов и исходного кода
Одним из ключевых различий между FreeBSD и большинством дистрибутивов Linux с точки зрения пользователя является наличие и поддержка программного обеспечения как в виде пакетов, так и в виде исходного кода.
Хотя большинство дистрибутивов Linux предоставляют только предварительно скомпилированные бинарные пакеты программного обеспечения, FreeBSD содержит как готовые пакеты, так и систему сборки для компиляции и установки из исходного кода. Это позволяет выбирать между предварительно скомпилированными пакетами с разумными значениями по умолчанию и возможностью отладить программное обеспечение во время процесса компиляции, создавая его самостоятельно. FreeBSD делает это через систему портов.
Система портов FreeBSD – это коллекция программного обеспечения, которое умеет собирать FreeBSD. Организованная иерархия, представляющая это программное обеспечение, доступна в каталоге /usr/ports, где пользователи могут развернуть каталоги для каждого приложения. Эти каталоги содержат несколько файлов, в которых указывается, где можно найти исходные файлы, а также инструкции для компилятора о том, как отладить исходный код для корректной работы с FreeBSD.
Пакетные версии программного обеспечения фактически производятся из системы портов, что делает FreeBSD дистрибутивом на основе исходного кода с доступными пакетами для удобства. Ваша система может состоять как из скомпилированного, так и из предварительно упакованного программного обеспечения. Система управления программным обеспечением может адекватно обрабатывать комбинацию этих методов установки.
Стандартное ПО vs пользовательское ПО
Одним из аспектов, который может показаться пользователям Linux немного странным, является тот факт, что FreeBSD обычно предоставляет программное обеспечение upstream по возможности без изменений.
Многие дистрибутивы Linux вносят изменения в программное обеспечение, чтобы упростить подключение к другим компонентам и попытаться упростить управление. Хорошими примерами этой тенденции являются перестройка общих иерархий конфигурации веб-сервера.
Многие пользователи считают эти изменения полезными, но у этого подхода есть и недостатки. Одна из проблем заключается в том, что этот подход навязывает пользователям решение вне зависимости от их сред. Это также делает программное обеспечение более непредсказуемым для пользователей, пришедших с других платформ, поскольку оно отклоняется от существующих соглашений.
Разработчики FreeBSD часто модифицируют программное обеспечение с помощью патчей, но эти изменения, как правило, более консервативны, чем некоторые варианты пакетов дистрибутивов Linux. В целом, в экосистеме FreeBSD выполняются только те модификации программного обеспечения, которые необходимы для правильной сборки и работы в среде FreeBSD, а также создания хорошей настройки по умолчанию. Конфигурационные файлы, которые помещаются в файловую систему, обычно не сильно отредактированы, поэтому вам может потребоваться дополнительная настройка, чтобы заставить компоненты взаимодействовать друг с другом.
Общие инструменты FreeBSD
Еще одним аспектом системы FreeBSD, который может запутать пользователей Linux, является наличие знакомых инструментов Linux, которые в FreeBSD работают несколько иначе, чем в Linux.
Команда FreeBSD поддерживает собственную версию большого количества обычных инструментов. Многие из инструментов в Linux-системах можно найти в пакетах GNU, а FreeBSD часто использует свои собственные варианты программ для своей операционной системы.
Для этого есть несколько причин. Поскольку команда FreeBSD отвечает за разработку и поддержание основной операционной системы, контроль разработки этих приложений и размещение их под лицензией BSD является необходимым и полезным моментом. Некоторые из этих инструментов также имеют тесную функциональную связь с инструментами BSD и Unix, на основе которых они были созданы, в отличие от пакетов GNU, который в целом не имеет тенденции к обратной совместимости.
Эти различия часто проявляются в вариантах и синтаксисе команд. Определенные команды работают на машинах Linux, но они могут не работать на сервере FreeBSD. Важно всегда проверять справку команд, чтобы ознакомиться с вариантами для FreeBSD.
Стандартная оболочка
Следующее отличие, которое может вызвать путаницу, связано с предыдущим и заключается в том, что FreeBSD не использует bash по умолчанию. Вместо этого FreeBSD использует tcsh.
Эта оболочка является улучшенной версией csh – оболочки C, разработанной для BSD. Оболочка bash является компонентом GNU, а потому она не может быть оболочкой по умолчанию в FreeBSD. Хотя обе оболочки обычно работают аналогично в командной строке, в tcsh не выполняются сценарии. Базовая оболочка Bourne sh более надежная и позволяет избежать некоторых ошибок, связанных с сценариями tcsh и csh.
Конечно, можно также очень просто настроить bash как оболочку FreeBSD.
Структура файловой системы
Ранее несколько раз упоминалось то, что FreeBSD делится на базовую операционную систему и дополнительные компоненты или порты, которые можно установить.
Это влияет на то, как FreeBSD организует компоненты в файловой структуре. В Linux исполняемые файлы обычно находятся в каталогах /bin, /sbin, /usr/sbin или /usr/bin в зависимости от их назначения и того, насколько важны их основные функции. FreeBSD распознает эти различия, но также накладывает еще один уровень разделения между компонентами базовой системы и компонентами, установленными из портов. Программное обеспечение базовой системы находится в одном из вышеперечисленных каталогов. Любые программы, установленные через порт или пакет, помещаются в /usr/local/bin или /usr/local/sbin.
Каталог /usr/local содержит структуру каталогов, которая в основном отражает структуру каталогов / или /usr. Это основной каталог для программного обеспечения, установленного через систему портов. Почти вся конфигурация портов выполняется через файлы, расположенные в каталоге /usr/local/etc, в то время как базовая конфигурация системы хранится в /etc (как обычно). Это позволяет легко распознать, является ли приложение частью базовой системы, и помогает поддерживать файловую систему в чистоте.
Заключение
FreeBSD и Linux имеют много общего и еще больше различий. Обе системы имеют свои преимущества.
FreeBSD следует воспринимать как отдельную операционную систему и не пытаться подогнать ее под восприятие Linux.
Вступление незапланированное
Он пришел с лицом убийцы,
С видом злого кровопийцы,
И сказал, что он мой критик,
И добра желатель мой.
Что ему, мол, стиль мой низкий
Эстетически не близкий.
Я фуфло, а он Белинский,
Весь неистовый такой.
Тимур Шаов,
Разговор с критиком
К сочинению настоящего вступления меня побудило большое количество откликов на первые три статьи этого цикла. Которые можно разделить на положительные и критические. Вот я и решил ответить на все, так сказать, оптом.
С откликами первой группы все понятно: могу только поблагодарить за поддержку. Конечно, все свои сочинения писались в первую очередь ради собственного удовольствия, однако приятно, что еще кому-то интересно их читать.
На голословную критику я ответил бы так: уважаемые господа, если вы полагаете, что разбираетесь в рассматриваемых вопросах лучше меня (во что я готов охотно поверить), почему бы вам не уделить толику времени, проводимого в форумных флеймах, просвещению широких народных масс? И не сочинять бы то, что нужно, и так, как нужно, на соответствующие темы? Желательно русским литературным языком, с минимумом идио-мат-тических выражений. Я же с удовольствием возьму на себя роль внимательного читателя, впитывая всю представленную вами полезную информацию. И критика с позиций русского литературного языка (интуиция мне посказывает, что поводов для оной будет более чем достаточно).
Тем не менее, должен добавить, что очень признателен за всю критику конструктивного характера. На которую надеюсь и впредь.Просто вступление
В настоящей заметке речь пойдет о способе физической организации блоков дискового раздела, обеспечивающем возможность записи, хранения и манипулирования файлами, специфичном для FreBSD вообще и 5-й ее ветки в особенности.
Файловая система FreeBSD принадлежит к Unix-семейству файловых систем и обладает множеством общих для всех них черт. Она носит название UFS, в 5-й ветке используется ее усовершенствованная разновидность UFS2. Для начала рассмотрим общие принципы устройства той и другой, а потом обратимся к рассмотрению особенностей, свойственных UFS2.
Для файловой системы FreeBSD (и вообще BSD-систем, начиная с 4.2BSD) можно встретить и еще одно наименование FFS (Fast File System, обозначение «быстрая» введено в сравнении с файловой системой Unix System V s5). В доступной литературе мне не удалось обнаружить четкой формулировки их взаимоотношения. У меня сложилось впечатление, что FFS это родовое обозначение файловых систем всех операционок BSD-клана (Free-, Net-, OpenBSD и BSDi), тогда как UFS (и UFS2) имя конкретной реализации для FreeBSD. Хотя и в NetBSD ныне (начиная с версии 1.6 и выше) наряду с традиционной FFS может использоваться UFS2. В общем, однозначно осветить этот вопрос затрудняюсь, и потому был бы признателен за разъяснение.
Как уже было выяснено ранее , дисковая партиция это, говоря метафорически, группа смежных цилиндров, разбитых на физические блоки по 512 байт. Партиция, несущая на себе файловую систему UFS, разделяется на три самостоятельные области (от начала группы цилиндров к ее концу) суперблок, индексную таблицу и область данных. Рассмотрение их целесообразно начать с конца списка, то есть с области данных.Блоки данных
Область данных (она занимает подавляющий объем пространства партиции) образована блоками файловой системы. Подобно физическому блоку, блок файловой системы (именуемый также блоком логическим) представляет собой квант информации, доступный за одну операцию чтения/записи, но уже не дисковой головки, а операционной системы. Очевидно, что логический блок не может быть меньше физического (то есть 512 байт), и размер его обязательно кратен целому числу последних.
Понятие логического блока введено для повышения производительности дисковых операций. Не требует доказательства утверждение, что скорость обмена данными квантами по 1 Кбайт будет выше, чем 512-байтными, 2-килобайтными еще быстрее, и так далее. И потому с точки зрения быстродействия файловых операций выгоден максимальный размер логического блока файловой системы.
С другой стороны, увеличение размера логического блока ведет к непроизводительному расходу дискового пространства за счет т.н. внутренней фрагментации данных. Ее не следует путать с внешней фрагментацией, для борьбы с которой на файловых системах FAT-семейства были в свое время мобилизованы всякого рода speeddisk"и с комбатантами: вследствие особенностей алгоритмов управления данными файловые системы Unix-семейства настолько мало подвержены внешней фрагментации, что о преодолении оной вообще практически не говорят.
Внутренняя же фрагментация выражается в том, что данные файлов, размер которых меньше блока файловой системы, все равно занимают его целиком. Также целый блок потребуется и для хранения файловых хвостов, то есть остатков сверх объема, кратного размеру логического блока. Для борьбы с фрагментацией в UFS, пардон за тавтологию, введено понятие фрагмента логической части блока файловой системы, которая может быть записана или считана независимо от остальной его части.
Ясно, что размер фрагмента все равно не может быть меньше физического блока. При этом UFS накладывает на него и встречное ограничение минимальный размер фрагмента определяется в 1/8 логического блока. Другие же возможные значения 1/4 и 1/2 блока файловой системы (очевидно, что выделение фрагмента в размере блока равносильно отказу от фрагментации блока вообще, хотя это, как будто бы, не запрещено).Inodes
Каким образом определяется принадлежность блока данных тому или иному файлу? К помощью индексной таблицы, именуемой также таблицей файловых дескрипторов или таблицей inodes. Она образована некоторым (конечным) количеством записей фиксированной длины (128 Кбайт в UFS, 256 в UFS2), каждая из которых однозначно соответствует одному файлу, как реально существующему, так и только могущему быть созданным.
Такая запись индексной таблицы носит название inode, которое мы и оставим за нею. Ибо все известные мне переводы этого термина, вроде информационных узлов или индексных дескрипторов, выглядят очень коряво. Кроме того, слово «дескриптор» фигурирует еще и в контексте «дескриптор файла», под чем подразумевается идентификатор (уникальный, иначе что же он будет идентифицировать?) файла, используемого неким процессом (что уже к файловым системам не имеет ни малейшего отношения это сфера подсистемы управления процессами). И эти дескрипторы не имеют меж собой ничего общего. Так, inode c идентификатором 2 (а это всегда идентификатор корневого каталога файловой системы) и дескриптор файла с номером 2 (а им для любого процесса будет стандартное устройство вывода сообщений об ошибках, /dev/stderr) ни коим образом друг с другом не соотносятся (хотя об этом почему-то не любят говорить вслух).
Однако я отвлекся вернемся к нашим inodes. Каждый член этой таблицы содержит так называемые метаданные файла. Для реально существующего файла они включают в себя:
- уникальный идентификатор inode (и, соответственно, файла, метаданные которого он содержит) это просто счетчик создаваемых файлов в файловой системе);
- тип файла это может быть каталог, символическая ссылка, файл устройства, именованный канал или сокет, или же обычный (то есть не относящийся ни к какому из перечисленных типов) файл;
- размер файла в байтах;
- количество ссылок на файл (к этому вопросу придется вернуться чуть ниже);
- адреса логических блоков и их фрагментов, составляющих файл;
- число занятых им блоков;
- атрибуты файла принадлежности, доступа, времени (и это еще не раз будет предметом подробного рассмотрения).
А вот чего в inode не обнаружить никакими силами так это имени соответствующего ему (или ей? мне почем-то кажется, что inode, вопреки грамматике, женского рода). В любой книжке про Unix не устают повторять (и я не отступлю от этой традиции), что имя файла атрибут не самого файла, а каталога, в который он входит. Поскольку понимание этого потребуется при знакомстве с механизмом Soft Updates в следующей заметке, сделаю маленькое отступление для прояснения вопроса именования файлов во FreeBSD (и вообще в Unix).
При описании содержания таблицы inodes вскользь было упомянуто поле типа файла. Так вот, в Unix все файлы (а все, что в Unix имеется вообще, включая физические устройства, для системы представляется в виде файлов) делятся на две группы каталоги и прочие. Прочие файлы могут служить для различных целей (хранения данных и исполняемых программ, быть символическими ссылками, описывать устройства или средства взаимодействия процессов обо всем этом мы поговорим своевременно или несколько позже). Назначение же каталогов единственное, но оченно важное: быть хранителями имен входящих в них файлов, которым однозначно поставлены в соответствие идентификаторы inodes, хранящих метаданные этих файлов.
То есть имя файла существует только в списке каталога и нигде более в системе. А создание файла это не только заполнение относящейся к нему записи в индексной таблице и заполнение указанных в ней блоков данных, но и внесение записи вида «идентификатор имя_файла» в область данных какого-либо каталога. А каталог, как и любые другие файлы, имеет свои метаданные в таблице inodes и свою область данных. И, в свою очередь, имя его вместе с идентификатором inode входит в каталог более высокого уровня, и так вплоть до корня файловой системы. В поле количества ссылок inode создаваемого файла устанавливается минимально возможное значение, равное единице, поскольку любой файл входит по меньшей мере в один каталог, иначе он просто не будет доступен системе файлы с нулевым количеством ссылок для нее как бы не существуют (и на самом деле их inodes и блоки данных со временем неизбежно будут перезаписаны физически).
На самом деле один и тот же набор данных и метаданных может быть приписан к произвольному количеству каталогов в пределах одной файловой системы и даже фигурировать под разными именами в одном каталоге в этом случае количество ссылок на него будет соответствующим. А вот минимальное количество ссылок на каталог равно двум так как запись о нем существует как в родительском каталоге (..), так и в текущем (. то есть в самом себе). И каждый вложенный подкаталог увеличивает счетчик ссылок каталога на единицу.
Ссылки, с помощью которых связывается имя файла как элемент каталога с его записью в таблице inodes и блоками образующих файл данных, именуются еще жесткими (hardlinks, хорошим русскоязычным эквивалентом было бы слово «связь», но оно как-то не прижилось). Посредством жестких ссылок одному и тому же набору данных или исполняемой программе можно придать произвольное количество имен, которые никто не запрещает включить в один и тот же или разные каталоги. Единственное условие для этого все эти имена-дублеры должны находиться в каталогах единой файловой системы, то есть располагаться на одной дисковой партиции. И в одной из последующих заметок станет ясно, почему.
Забегая несколько вперед, отмечу, что жесткие ссылки нужно отличать от ссылок символических (symlinks, часто говорят просто links почему и резонно было бы сохранит за ними обозначение ссылок, а hardlinks по русски именовать связями). Символические ссылки файлы особого типа, отдаленно сходные с ярлыками в Windows или shadow в OS/2, которые сами по себе никаких данных не содержат, а просто ссылаются на метаданные и данные другого файла (который может локализоваться и за пределами данной файловой системы).
Для файлов несуществующих свободные записи в таблице inodes просто резервируются. А поскольку количество этих записей конечно, именно объем индексной таблицы и определяет, сколько файлов реально может быть создано в данной файловой системе. Исчерпание свободных записей в ней приводит к тому, что, вне зависимости от объема свободного дискового пространства, ни одного нового файла создать не удастся.Суперблок
Однако сведений об объеме индексной таблицы внутри нее не обнаруживается. Ибо место их размещения тот самый суперблок, который идет первым в нашей партиции (вообще-то первым в любой партиции будет загрузочный блок, но реально он занят только в загрузочном же разделе во всех остальных для него просто зарезервировано место). Кроме этого, в суперблоке же записывается размер блока файловой системы и их суммарное количество, число блоков данных, размер блокового фрагмента и их число в блоке, число блоков, реально занятых файлами, объем партиции, перманентно резервируемый как свободный, и еще множество характеристик файловой системы, о которых сейчас говорить неуместно.
На самом деле описанное выше несколько упрощено. Специфика файловых систем BSD-клана заключается в том, что реально дисковая партиция разбивается на части фиксированного объема (зависящего от объема раздела). Это т.н. группы цилиндров, каждая из которых имеет свою копию суперблока (чем обеспечивается устойчивость к механическим повреждениям диска), свой блок группы цилиндров, оную описывающий (в нем, в частности, содержатся карты свободных/занятых inodes и карты свободных/занятых блоков данных), собственную таблицу inodes и область блоков данных. Это имеет целью размещение inodes и относящихся к ним блоков данных максимально близко друг к другу, что, кроме повышения производительности, влечет за собой и сведение к минимуму той самой внешней фрагментации данных, о которой говорилось выше.Практика форматирования
Таким образом, процесс создания файловой системы сводится к а) выделению суперблока и записи общих параметров файловой системы, б) созданию таблицы inodes (в UFS, в отличие от некоторых современных файловых систем для Linux, все inode создаются раз и навсегда, а не выделяются динамически, по мере надобности), и в) разметке блоков в области данных. Из за все это, подобно незабвенной Катерине Матвевне, отвечает одна-единственная программа, именуемая незамысловато newfs.
Команда newfs требует единственного аргумента имени файла форматируемой партиции, например, $ newfs /dev/ad0s1a
после чего все базовые свойства файловой системы будут определены по умолчанию. Однако пользователь в силах влиять на них с помощью опций, важнейшие из которых мы и рассмотрим (или определив их раз и навсегда глобально, через sysinstall, но это тема отдельного разговора).
Опция -b определяет размер логического блока файловой системы. Минимальный размер его 4096 байт, максимальный, насколько я знаю, определяется только здравым смыслов. А с точки зрения оного, «умолчальное» значение в 16384 байт представляется разумным.
Опция -f устанавливает размер фрагмента блока. Рекомендуется определить его в 1/8 размера блока, что по умолчанию и составит 2048 байта. Значения в 1/4 или 1/2 блока также допустимы, но очень не рекомендуются в документации.
Опция -i очень важна она-то косвенно и устанавливает количество записей в индексной таблице (то есть максимальное количество файлов в файловой системе). Значение этой опции дается в байтах, отводимых на элемент индексной таблицы, и должно быть кратным размеру блокового фрагмента. Значение по умолчанию учетверенный объем оного, что определяет средний прогнозируемый размер файла (8096 байт).
Еще одна интересная опция это -m, значение которой указывается в процентах от суммарного объема дискового пространства отведенного на партицию. И представляет собой объем, резервируемый от записи обычными пользователями (но не root"ом тот всегда имеет возможность записать свои действия на диск). Он определяется потому, что быстродействие файловых операций в UFS просто катастрофически падает, когда количество свободных блоков в области данных близко к исчерпанию (проверено на практике). И потому некий объем файловой системы резервируется принудительно (по умолчанию 8%).
С этой опцией связана еще одна, -o, которая определяет алгоритм выделения свободных блоков данных при создании новых файлов. Дело в том, что UFS в состоянии размещать их двумя способами. Первый методом плотнейшей упаковки с целью минимизации внутренней фрагментации и экономии дискового пространства. И называется он оптимизацией по объему (опция -o принимает значение space). Второй же метод (-o time) обеспечивает быстрейшее выделение свободных блоков с целью увеличения скорости создания файлов (то есть вопреки принципу Леонида Ильича «экономика должна быть экономной»). Так вот, умолчальное значение -o коррелирует со значением -m: если оно больше или равно 8%, применяется оптимизация по времени, если меньше по объему. Хотя явным образом можно указать прямо противоположные значения.
Вообще-то, все приведенные выше опции очень важны, интересны и полезны для общего образования, однако пользователю вряд ли придется к ним прибегать: их значения по умолчанию, как и почти все во FreeBSD, разумны и приемлемы в подавляющем большинстве случаев. А вот опция -U при запуске newfs по умолчанию не задействуется. Обеспечивает же она поддержку штуки крайне полезной механизма Soft Updates, способствующему (парадоксально, но правда) как повышению быстродействия файловых операций, так и устойчивости файловой системы.
Тема Soft Updates, однако, столь интересна сама по себе, что заслуживает отдельного обсуждения, чем мы и займемся в следующем разделе этой же заметки. А пока под рассмотрим отличия текущей разновидности файловой системы FreeBSD, UFS2, от ее предшественницы UFS.
Все, что было сказано выше о файловой системе FreeBSD, относилось в равной мере к обеим ее разновидностям. Главная особенность UFS2 то, что она 64-разрядная и, соответственно, способна работать с дисковыми объемами более терабайта (интересно, скоро это станет актуальным для настольного пользователя? Судя по темпам дискобольства, срок этот не за горами). В этой связи напомню, что длина записи в таблице inodes в UFS2 удвоилась, и равна 256 байт.
Далее, в UFS2 включена поддержка расширенных атрибутов файлов, в частности, ACL, но это существенно для сетевых администраторов. А вот что может заметить пользователь то, что создание новой файловой системы происходит быстрее (на больших дисковых разделах это действительно заметно, что называется, органолептически). Происходит это за счет т.н. «ленивой» инициализации inodes, хотя динамического их выделения, как, например, в XFS, и нету.
А вообще, с точки зрения пользователя, различий между UFS и UFS2 можно и не увидеть. Тем не менее, отказываться от UFS2 также оснований нет. Тем более, что и newfs, о которой говорилось выше, и sysinstall, о которой разговор впереди, по умолчанию ныне (в 5-й ветке) создают именно ее. Если же требуется создать просто UFS (для совместимости с версиями прежних веток, UFS2 не поддерживающих), это нужно сделать принудительно, указав для newfs опцию -O 1.Парадокс Soft Updates
При всех своих многочисленных достоинствах, файловая система FreBSD не может похвастаться одним быстродействием. И это не смотря на то, что в основе ее лежит обще-берклианская FFS быстрая файловая система. Однако эпитет здесь выступает в сравнении с прежней Unix"овой файловой системой s5, все вариации которой, как говорят знающие люди, отличались исключительной задумчивостью. Если же сравнить производительность файловой системы FreeBSD с родной для Linux Ext2fs оно окажется не в пользу первой, особенно на операциях с большим количеством мелких файлов.
Почему? Нетрудно ответить: вследствие принятого во FreeBSD по умолчанию режима обращения с измененными файлами. Большинство нормальных файловых систем способны функционировать в одном из трех режимов:
- полностью синхронном, когда обновления и метаданных, и области данных файла записываются на диск сразу вслед за его изменением;
- полностью асинхронном, при котором все изменения файла (и его метаданных, и области данных) кэшируются в оперативной памяти и реально записываются на диск в подходящее для того время;
- смешанном, реализующем синхронный механизм для измененных метаданных и кэширование для модификаций области данных.
Очевидно, что первый режим обеспечивает наибольшую устойчивость файловой системы к сбоям, второй наибольшее быстродействие файловых операций (ценой возможности нарушения целостности файловой системы и даже полного ее разрушения при аварийном завершении работы), а третий обеспечивает как бы компромисс между первым и вторым решением.
Так вот, в файловой системе Linux (конкретно в ext2fs, Linux нынче за родные признает много файловых систем) по умолчанию задействуется полностью асинхронный режим работы, а во FreeBSD смешанный. Конечно, это определяется при монтировании файловых систем, и с помощью соответствующих опций команды mount (что я покажу в соответствующей заметке) файловую систему FreeBSD можно заставить работать полностью асинхронно. Однако резонные люди не рекомендуют это делать категорически и, вероятно, имеют к тому основания (одна из причин к тому станет ясной в конце заметки).
И действительно, в умолчальном режиме файловая система FreeBSD (в сравнении с той же ext2fs) демонстрирует замечательную устойчивость. За два с половиной года общения с этой ОС (а из них полтора пришлось на селянские условия, когда неожиданное отключение электричества были вещью более чем обычной) мне ни разу не пришлось столкнуться с проблемами из-за аварийного завершения сеанса работы (в Linux"е такие проблемы, до внедрения журналируемых файловых систем, возникали сплошь и рядом).
Однако цена за это быстродействие. Вернее, отсутствие оного. И проявляется это особенно наглядно именно при копировании большого количества мелких файлов (процедура, весьма обычная при работе с текстовыми, по преимуществу, материалами). Действительно, при этом в синхронном режиме обновляется огромное количество файловых inodes, тогда как собственно данных изменяется ничтожное по объему количество, и их кэширование доставляет мало радости. В любом случае копирование набранных в текстовом редакторе статеюшечек размером с эту заметку и суммарным объемом в стандартный CD затягивается на вполне чувствительное время (в отличие от Linux"а, где подобная операция выполняется внешне мгновенно другое дело, что индикатор активности жесткого диска может еще долго подмигивать).
Далее, не смотря на всю свою фактическую устойчивость, файловая система FreeBSD, не будучи журналируемой, сама по себе не имеет механизма гарантии собственной целостности. То есть: при аварийном завершении работы, когда в файловой системе не устанавливается т.н. бит чистого размонтирования (clean byte это один из важных параметров файловой системы, записываемый в ее суперблоке при корректном выходе из системы), в ходе процедуры последующей загрузки принудительно вызывается программа проверки ее на предмет нахождения противоречий между метаданными и областями данных (и их устранения). А при современных объемах дисков (и, соответственно, файловых систем на них) такая проверка может затянуться на часы. Конечно, это особенно прискорбно для серверов, но и на настольной машине доставляет мало положительных эмоций.
Проблема нарушения целостности существует и в Linux"е (по указанным выше причинам даже в большей мере). И в Linux"е с нею борются посредством журналирования, то есть опережающей регистрации изменений метаданных (и, в некоторых случаях, даже и данных). Во FreeBSD же борьба за целостность файловой системы велась исторически по двум направлениям. Второе из них появившаяся в 5-й ветке фоновая проверка целостности файловой системы, допускающая начало нормальной работы сразу после аварийной перезагрузки машины. Поскольку это одно из принципиальных новшеств, скажу пару слов по сему поводу.
Для проверки целостности файловой системы во FreeBSD используется утилита fsck (одноименная есть и в Linux для ext2fs, есть аналогичные инструменты и для прочих файловых систем). Она может быть запущена пользователем (вернее, root"ом) из командной строки. Однако схема старта системы предусматривает ее автоматический запуск, если в какой-либо из автоматически монтируемых файловых систем не обнаружен бит чистого размонтирования. А поскольку fsck побитная операция, во избежание тяжких последствий она обычно проводится на размонтированных файловых системах. Что и было во FreeBSD вплоть до версии, как минимум, 4.6 (более старших из 4-й ветки уже не видел). А вот в версиях 5-й ветки, начиная с первой, более чем годичной давности, developer"ской, проверка диска может выполняться на смонтированной и готовой к работе файловой системе. И, соответственно, в фоновом режиме после полной загрузки системы, параллельно с выполнением обычной работы. Казалось бы пустячок, а приятно: затрудняюсь сказать, сколько заняла бы полная проверка обычных ныне 80- или 120-гигабайтных винтов.
Однако первым по времени реализации способом борьбы за целостность файловой системы был механизм Soft Updates, обеспечивающий одновременно (вернее, главным образом) и повышение быстродействия файловых операций.
Сам по себе механизм Soft Updates (оставим этот термин без перевода варианты оного типа «мягких обновлений» не только не блещут литературным изяществом, но и сути дела не проясняют) детально описан в специальной статье Макказика и Ганджера, смысла пересказывать которую я не вижу (благо она имеется в ). В двух же словах суть этого механизма в сведении к минимуму синхронных операций записи без явно асинхронного манипулирования метаданными, с одной стороны, но и без предварительного журналирования метаданных (как в файловых системах типа ReiserFS или XFS) с другой.
Реализуется это, опять же говоря довольно грубо (детали реализации моему пониманию недоступны каюсь) за счет так называемых зависимостей обновления. Что такое эти зависимости интуитивно ясно из примера создания нового (для простоты пустого) файла. Для этого требуется:
- запись в таблице inodes, с заполнением полей типа файла, его идентификатора, счетчика ссылок (со значением 1 каждый файл должен принадлежать как минимум одному каталогу), ну и прочих там прав доступа в соответствие с их маской, и так далее;
- изменение карты свободных/занятых inodes в блоке группы цилиндров (соответствующий новому файлу inode должен быть помечен в ней битом занятости);
- внесение записи вида «идентификатор имя_файла» в структуру каталога, в котором новый файл создается, что обеспечивает ту самую единственную ссылку в соответствующем поле inode файла.
С точки зрения целостности файловой системы, эти операции должны быть выполнены именно в этой последовательности. То есть наличие в каталоге имени файла с идентификатором незаполненного (еще не созданного или уже уничтоженного) inode явный непорядок: именно для исправления такого рода безобразий и запускается программа проверки диска после аварийного завершения сеанса.
Выполнять связанные зависимостями операции обновления в синхронном режиме долго (каждая потребует своего обращения к диску), в асинхронном нет гарантии сохранения последовательности (обновления в кэше могут быть записаны тогда, когда бог на душу положит). Так вот, механизм Soft Updates обеспечивает, с одной стороны, контроль за последовательностью выполнения зависимых обновлений (что способствует целостности состояния файловой системы), с другой группирует их в единую атомарную операцию синхронного обращения к диску, за счет сокращения числа коих и растет производительность. В этом, насколько я понимаю, и состоит объяснение парадокса Soft Updates неожиданного увеличения и надежности, и быстродействия.
В общем, постарался объяснить, как смог и как сам понял за подробностями к упомянутой статье. В дополнение только замечу во избежание недоразумений: механизм Soft Updates не только не гарантирует сохранности пользовательских данных, не сохраненных по раздолбайству юзера перед крахом системы, но и не преследует такой цели. Его призвание следить, чтобы файловая система всегда представала по возможности в непротиворечивом виде. Впрочем, то же можно сказать и о любой журналируемой файловой системе ни одна из них не страхует от ошибок пользователя...
Теперь посмотрим, как же Soft Updates можно использовать. Если создавать файловые системы через sysinstall все просто: там по умолчанию включение этого механизма уже давно (версии примерно с 4.3) предусмотрено для всех файловых систем, кроме корневой. Последнее аргументируется соображениями безопасности, которые (для настольной машины) не кажутся мне убедительными так что я включаю ее и здесь. Хотя именно для корневой файловой системы Soft Updates не особо нужна: при правильном разбиении диска и грамотной эксплуатации запись в нее (после первичной установки) происходит только при инсталляции нового ядра, а часто ли это проделывается в нормальных условиях?
При создании же файловых систем вручную, командой newfs, Soft Updates автоматически не включается: это нужно сделать, как уже говорилось, указанием опции: $ newfs -U /dev/ad#s#?
Впрочем, если она при форматировании была забыта ничего страшного: для всех разделов, кроме корневого, включить Soft Updates легко с помощью команды tunefs. Для этого следует перейти в однопользовательский режим (очень рекомендуется; я как-то обошелся без этого, но лучше следовать советам резонных людей), что делается командой $ shutdown now
Размонтировать все файловые системы, кроме корневой (с ней все равно этот номер не пройдет) командой $ umount -Af
Дать команду tunefs -n enable /dev/ad#s#?
для каждого раздела, в файловой системе которого требуется Soft Updates. И, наконец, повторением команды $ shutdown now
