Tema 6. Sistemas de ficheros y discos

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1 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 1/22 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos Administración de Sistemas Operativos Administración de Sistemas Operativos y Periféricos M a Pilar González Férez

2 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 2/22 Índice 1. Introducción 2. Montaje y desmontaje de sistemas de ficheros 3. Comprobación del sistema de ficheros 4. Creación de los sistemas de ficheros 5. Cuotas 6. Administración de volúmenes dinámicos

3 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 3/22 Introducción Algunas tareas asociadas: Permitir el acceso a los ficheros locales o remotos Controlar el uso de los recursos de los discos cuotas de disco, bloques o nodos-i libres, estadísticas de uso, (algo ya visto en Cap.5) Proteger de posibles fallos o errores RAID, Copias de seguridad (Cap. 8) Controlar y proporcionar la seguridad de los datos Propietarios y permisos de acceso Chequear y corregir el sistema de ficheros (normalmente en tiempo de arranque) Instalar y configurar nuevos dispositivos de almacenamiento, cuando sean necesarios

4 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 4/22 Montaje y desmontaje del sistema de ficheros En Linux hay un único sistema de ficheros lógico (o una «única jerarquía de directorios») del que cuelgan todos los dispositivos de almacenamiento disponibles Cada partición tiene su propio sistema de ficheros (con su propio directorio raíz) Montar un sistema de ficheros añadir un sistema de ficheros al sistema de ficheros lógico sus datos están disponibles a partir del directorio que hace de punto de montaje Desmontar un sistema de ficheros el sistema de ficheros deja de estar disponible, quedando además en estado consistente El S.O. se instala en el sistema de ficheros raíz, que siempre está montando en el directorio / Durante el proceso de arranque, primero se monta el sistema de ficheros raíz y después el resto de S.F.

5 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 5/22 Montaje y desmontaje del sistema de ficheros (ii) mount [opci] <FicheroEspecialBloque> <PtoMontaje> -t tipo sf tipo de sistema de ficheros -r montaje en modo sólo lectura -w montaje en modo lectura/escritura -o opciones opciones del proceso de montaje (nosuid, exec, remount, etc.) umount <PtoMontaje> (ó <FicheroEspecialBloque>) desmontar un sistema de ficheros, si está siendo utilizado (busy), no se podrá desmontar fuser saber qué ficheros se están usando y qué procesos los usan (f: fichero abierto, c: directorio de trabajo, e: ejecutando un fichero, etc.) lsof obtener un listado de todos los ficheros abiertos # mount -t iso9660 -r /dev/dvd /media/dvd # cd /media/dvd # /sbin/fuser -mv /media/dvd/ USER PID ACCESS COMMAND /media/dvd/ pilar c.. bash

6 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 6/22 Montaje y desmontaje del sistema de ficheros (iii) /etc/fstab fichero de configuración que contiene información sobre todos los sistemas de ficheros a montar o disponibles, y de las zonas de intercambio a activar Formato: fi_especial pto_montaje tipo opciones dump_freq pass_num fi_especial fichero especial de bloques pto_montaje directorio que sirve de punto de montaje tipo tipo de sistema de ficheros (Ext2, Ext3, Ext4, vfat, iso9660, swap, nfs, etc.) opciones para el proceso de montaje (separadas por comas y sin espacios) dump_freq frecuencia del dump para hacer una copia de seguridad de ese SF (no se usa) pass_num en tiempo de arranque, en qué orden hay que chequear los SF s (ejecutar fsck para comprobar su estado) 0 no se chequea 1 se chequea el primero, sólo el SF raíz debe tener este n o 2, 3, 4,... segundo, tercero, cuarto,..., en chequear Se puede optimizar el proceso de chequeo durante el arranque, cómo?

7 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 7/22 Montaje y desmontaje del sistema de ficheros (iv) Posibles opciones del fichero /etc/fstab rw Lectura-escritura ro Sólo lectura suid/nosuid Permitido el acceso en modo SUID, o no permitido auto/noauto Montar automáticamente o no montar automáticamente (ni con ejecutando mount -a) exec/noexec Permitir la ejecución de ficheros, o no permitir usrquota, grpquota Cuotas de usuario y de grupo defaults rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async user, users, owner Permitir a los usuarios montar un sistema de ficheros (las diferencias entre ellos son las opciones que implican) uid=500, gid=100 Propietario y grupo propietario de los ficheros del SF umask=137 Máscara para aplicar los permisos a los ficheros (permisos 640) LABEL=/ / ext3 defaults,usrquota 1 1 /dev/sda3 /windows vfat defaults 0 0 /dev/dvd /media/dvd iso9660 noauto,owner,ro 0 0 /dev/fd0 /media/floppy vfat noauto,uid= /dev/sda4 /otrolinux ext3 defaults 1 2 /dev/sda2 swap swap defaults 0 0

8 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 8/22 Montaje y desmontaje del sistema de ficheros (v) En el arranque, los dispositivos a montar junto con las opciones de montaje se cogen del fichero /etc/fstab (aquellos con opción auto) mount también puede coger las opciones de montaje de este fichero: mount /media/dvd Coge las opciones que faltan de /etc/fstab mount -t iso9660 -r /dev/dvd /media/dvd No las coge Si se asigna permisos de montaje a los usuarios (opciones user, users u owner), sólo pueden ejecutar mount /media/dvd. No se les permite añadir o especificar opciones de montaje mount -a montar todos los SF indicados en /etc/fstab /etc/mtab información sobre los SF montados mount información sobre los SF montados /dev/sda1 on / type ext3 (rw,usrquota) /dev/sda3 on /dos type vfat (rw) /dev/sda4 on /otrolinux type ext3 (rw) /dev/dvd on /media/dvd type iso9660 (ro,nosuid,nodev,user=pilar)

9 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 9/22 Comprobación del sistema de ficheros En tiempo de arranque fsck o e2fsck chequea la consistencia o estado del sistema de ficheros, detecta problemas e intenta repararlos. Actúa sobre la estructura del SF, pero no sobre el contenido de los ficheros Bloques que pertenecen a varios ficheros Bloques marcados como libres pero que están en uso Bloques marcados como usados pero que están libres Inconsistencia del n o de enlaces Nodos-i marcados como ocupados pero libres, etc. Para chequear un SF siempre debe estar desmontado o montado en modo de sólo lectura El SF raíz debe estar montado en modo de sólo lectura (El SF raíz no se puede desmontar, por qué?) Si al arrancar el proceso de chequeo encuentra problemas que «no puede solucionar», obliga al administrador a que realice el chequeo «a mano» ejecutando la orden fsck o e2fsck (modo monousuario)

10 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 10/22 Creación del sistema de ficheros Añadir un nuevo disco o SF: Realizar la conexión física Si es necesario: crear un fichero especial de dispositivo (se hace automáticamente) Crear las particiones: fdisk (o parted) Crear sistema de ficheros: mke2fs mke2fs -t ext2 /dev/sdb3 sistema de ficheros Ext2 mke2fs -t ext3 /dev/sdb3 sistema de ficheros Ext3 mke2fs -t ext4 /dev/sdb3 sistema de ficheros Ext4 Etiquetar la partición usando e2label asigna una etiqueta al SF que se puede usar en el fichero /etc/fstab en el campo de fichero_especial como LABEL=etiqueta Crear el directorio que hará de punto de montaje Montar el nuevo sistema de ficheros Actualizar /etc/fstab con las opciones de montaje necesarias

11 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 11/22 Creación del sistema de ficheros (ii) Ext3 tiene el mismo formato que Ext2 pero además es transaccional Añade un registro o journal que permite recuperar rápidamente la consistencia tras una caída del sistema El SF Ext4 tiene un formato similar a Ext3 pero además incluye: Extensiones para llevar un registro de los bloques que pertenecen a un fichero. Una extensión describe un conjunto de bloques lógicos contiguos de un fichero que también se encuentran contiguos en disco. Muy útil para ficheros grandes Reserva de memoria retrasada, se retrasa la reserva de bloques de disco hasta que no se van a escribir en él mayor número de bloques contiguos en disco Implementa una herramienta de desfragmentación online, e4defrag, para evitar la fragmentación. Por supuesto, al crear los ficheros intenta evitar la fragmentación. (La herramienta aún no está disponible) Manejo de sistemas de ficheros y ficheros de mayor tamaño

12 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 12/22 Creación del sistema de ficheros (iii) Qué sistema de ficheros usar? Ext2 muy rápido en general, pero no tiene journaling. Se puede usar en un SF en el que se guardarán ficheros temporales Ext3 estándar de facto en Linux. Buen rendimiento en general y journaling Ext4 menor uso del CPU y mayor rapidez en los procesos de lectura y escritura que Ext3. Próximo estándar de facto en Linux tune2fs Conocer y ajustar parámetros de un SF Ext4/Ext3/Ext2. Algunas opciones son: -l dispositivo Listar el contenido del superbloque del SF -c max-mount-counts dispositivo Establecer el n o de montajes máximo sin realizar un fsck -i numero[d m w] dispositivo Indicar el tiempo máximo entre dos chequeos -L etiqueta dispositivo Poner una etiqueta al sistema de ficheros -m porcentaje dispositivo Fijar el porcentaje de bloques reservados -r bloques Número de bloques reservados

13 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 13/22 Creación del sistema de ficheros (iv) tune2fs -l /dev/sdb3 ajustar parámetros de un SF Ext4/Ext3/Ext2 tune2fs (22-Aug-2009) Filesystem volume name: / Last mounted on: <not available> Filesystem UUID: c10b05ba-0a27-478d e6df846f6 Filesystem magic number: 0xEF53 Filesystem revision #: 1 (dynamic) Filesystem features: has_journal ext_attr filetype needs_recovery spa Default mount options: (none) Filesystem state: clean Errors behavior: Continue Filesystem OS type: Linux Inode count: Block count: Reserved block count: Free blocks: Free inodes: First block: 0 Block size: 4096 Fragment size: 4096

14 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 14/22 tune2fs -l /dev/sdb3... Blocks per group: Fragments per group: Inodes per group: Inode blocks per group: 509 Filesystem created: Wed Jul 28 19:10: Last mount time: Mon Feb 7 09:46: Last write time: Mon Feb 7 09:46: Mount count: 1 Maximum mount count: -1 Last checked: Mon Feb 7 09:46: Check interval: 0 (<none>) Reserved blocks uid: 0 (user root) Reserved blocks gid: 0 (group root) First inode: 11 Inode size: 128 Journal inode: 8 First orphan inode: Default directory hash: tea Directory Hash Seed: 0ea56ac6-e d-9536-c0408fcad32c Journal backup: inode blocks

15 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 15/22 Cuotas de disco Las cuotas de disco permiten limitar el número de bloques y/o ficheros (nodos-i) que un usuario puede usar en una partición Estos límites también se pueden establecer para grupos de usuarios Hay dos límites: Límite hard el usuario no puede sobrepasarlo. Cuando lo sobrepase ya no podrá usar más bloques o crear más ficheros Límite soft es inferior al límite hard y se puede sobrepasar durante cierto tiempo, pero sin llegar al límite hard. Pasado ese tiempo es como si se hubiese superado el límite hard Los límites se establecen, de forma independiente, para bloques y para nodos-i Periodo de gracia tiempo durante el que se puede sobrepasar el límite soft. Durante el mismo se le informa al usuario de que ha superado ese límite y que debe liberar espacio o nodos-i (ficheros) Sólo tienen sentido en el SF donde pueden escribir los usuarios

16 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 16/22 Cuotas de disco (ii) Pasos a realizar para activar las cuotas 1. Para el SF al que asignan, indicarlo en /etc/fstab con la opción usrquota: /dev/sda3 / ext3 defaults,usrquota 1 1 /dev/sda2 /home ext3 defaults,usrquota Remontar la partición para que se active la opción usrquota con: mount -o remount / ó mount -o remount /home 3. quotacheck crea el fichero de control de cuotas, aquota.user, en el directorio ráiz del SF al que se le asignan las cuotas: quotacheck -nm / crea /aquota.user y quotacheck -nm /home crea /home/aquota.user 4. quotaon -a se activan las cuotas 5. edquota username Para cada usuario activar su cuota Disk quotas for user pilar (uid 500): Filesystem blocks soft hard inodes soft hard /dev/sda edquota -t establecer el periodo de gracia repquota SF estadística de las cuotas para todos los usuarios quota username asignación de las cuotas para un usuario

17 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 17/22 Administración de volúmenes dinámicos RAID Arreglo redundante de discos independientes Varias unidades de disco son vistas como una única unidad lógica RAID nivel 0 Expande la información en diversos discos, que se ven como un único SF, consiguiendo un gran dispositivo de almacenamiento Se consigue E/S paralela en lecturas y escrituras No hay redundancia de datos

18 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 18/22 Administración de volúmenes dinámicos (ii) RAID nivel 1 Se utilizan dos o más discos duros, que forman un único sistema de ficheros de un único disco, (uno es copia exacta del otro) Son discos espejos (todos guardan la misma información) SÍ hay redundancia de datos Las lecturas son en paralelo, las escrituras NO Cuando uno de los discos falla el sistema sigue trabajando con el otro sin problemas La recuperación de un disco es transparente al usuario

19 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 19/22 Administración de volúmenes dinámicos (iii) RAID nivel 5 Mínimo 3 discos duros, de los cuales 1 almacenará la paridad de los otros discos, que son usados para datos RAID 4 Problema: el disco con paridad es un cuello de botella paridad se reparte entre todos los discos RAID 5 Se consigue un dispositivo de almacenamiento más grande Sí hay redundancia de datos E/S paralela en lecturas y escrituras

20 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 20/22 Administración de volúmenes dinámicos (iv) La herramienta mdadm permite crear o administrar un dispositivo RAID, convertir un disco normal en un RAID... Tiene distintos modos de funcionamiento: Create y assemble para configurar y activar sistemas RAID Build para construir un sistema RAID sin superbloque en los dispositivos (siguiendo el formato antiguo de RAID) Manage para gestionar o manipular dispositivos de un RAID activo Follow o monitor que permite configurar notificaciones y acciones en cambios de estado /proc/mdstat lista todos los sistemas RAID (dispositivos md) activos con información sobre su estado Las particiones que formen el RAID tienen que ser de tipo fd, Linux raid auto, de esta manera serán detectadas y activadas en el proceso de arranque (mediante la orden dmraid)

21 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 21/22 Administración de volúmenes dinámicos (v) Ejemplo de creación de un RAID-1 mdadm create /dev/md1 level=1 raid-devices=2 /dev/sd[ac]2 Cambiar el tipo de partición a fd de los dos dispositivos que forman el RAID Crear un SF sobre el sistema RAID: mke2fs -t ext3 /dev/md1 Añadirlo al fichero /etc/fstab para montarlo en tiempo de arranque: /dev/md1 /home ext3 defaults 1 2 Ejemplo de creación de un RAID-1 con un disco que ya tiene datos: Crear el RAID con la partición que tiene los datos mdadm create /dev/md2 force level=1 raid-devices=1 /dev/sda4 Añadir el nuevo disco al RAID como disco de repuesto (spare): mdadm /dev/md2 -a /dev/sdc3 Activar el nuevo disco: mdadm grow /dev/md2 -n 2 A continuación, introducirlo en /etc/fstab El fichero de configuración se puede crear usando mdadm: echo DEVICE /dev/sda[0-9] /dev/sdc[0-9] > mdadm.conf mdadm --detail --scan >> mdadm.conf Información sobre el estado: mdadm detail scan /dev/md1

22 Tema 6. Sistemas de ficheros y discos p. 22/22 Administración de volúmenes dinámicos (vi) Fichero de configuración: /etc/mdadm.conf Este fichero es útil, simplemente, para controlar los RAID configurados y los discos que los componen mdadm no necesita el fichero de configuración para funcionar correctamente Normalmente, mdadm.conf se crea y actualiza después de crear el array de discos Palabras clave: DEVICE Lista de dispositivos donde buscar los discos que forman el array ARRAY Información necesaria para identificar los arrays de disco actuales devices Dispositivos que lo forman (separados por comas) level Nivel del RAID uid Identificador almacenado en el superbloque DEVICE /dev/sda* /dev/sdc* ARRAY /dev/md1 devices=/dev/sda2,/dev/sdc2 level=raid1 MAILADDR root