md0: active raid1 hdc1[1] hdb1[0]
Теперь рассмотрим, как создать массив уровня RAID 5. Для этого используйте конфигурационный файл, текст которого приведен в листинге 4.4.
Листинг 4.4. Файл/etc/raidtab (уровень 5)raiddev /dev/md0
raid-level 5
nr-raid-disk 3
nr-spare-disk 0
persistent-superblock 1
parity-algorithm left-symmetric
chunk-size 64
device /dev/hdb1
raid-disk 0
device /dev/hdc1
raid-disk 1
device /dev/hdd1
raid-disk 2
После успешной инициализации вы можете использовать массив как один самый обыкновенный диск, то есть создавать и удалять разделы, монтировать эти разделы к корневой файловой системе.
Для извлечения диска из массива используется команда raidhotremove. Извлечение может понадобиться, если один из дисков вышел из строя. В этом случае я рекомендую использовать диски с возможностью «горячей» замены. В противном случае вам придется останавливать машину для замены диска. После замены на новом диске следует создать разделы так же как и на диске, который вышел из строя, и только после этого выполнить команду raidhotadd. В качестве параметров программы raidhotremove и raidhotadd используют имя массива (/dev/md0) и номер диска, извлекаемого из массива.
4.20. Форматирование дискет в Linux
В других книгах, посвященных ОС Linux, этой теме обычно уделяется мало внимания. Хотя эта тема никак не относится к организации сервера, я решил все-таки рассмотреть процесс форматирования дискет более подробно, потому что в ближайшее время они еще будут использоваться.
Я использую программу kfloppy, которая входит в состав KDE и в особых комментариях не нуждается. В качестве альтернативы вы можете использовать программы fdformat и superformat. Первая из них (fdformat) форматирует дискеты только в Linux-формате (ext2fs). Вызов программы осуществляется следующим образом:
fdformat [-n] device
Опция –n запрещает проверку дискеты при форматировании.
device — это или /dev/fd0 (А:) или /dev/fd1 (В:).
Более гибкой является программа superformat. Она может форматировать дискету как в Linux-формате, так и создавать файловую систему DOS. На самом деле она вызывает mformat из mtools для создания файловой системы msdos. Параметры программы superformat указаны в табл. 4.18. Формат использования программы superformat следующий:
superformat параметры
Параметры программы superformat Таблица 4.18
Параметр Описание -2 Форматирование дисков большой емкости для работы с программой 2mf -B Проверка диска с помощью программы mbadblocks -d устройство Форматирование диска в указанном устройстве. По умолчанию используется /dev/fd0 -dd Форматирование дисков двойной плотности (Double Density) -D устройство Указание устройства в формате DOS для передачи программе mformat (а: или b:) -f Запрет проверки диска -Н n Установка количества головок (по умолчанию 2) -hd Форматирование дисков высокой плотности (High Density) -l Не использовать 2m -no2m Не использовать 2m -s n Установка количества секторов. Аргумент n обозначает не количество физических секторов, а количество логических 512-байтных секторов -t n Установка количества дорожек. Значение по умолчанию — 40 или 80 в зависимости от устройства и плотности диска -v n Установка уровня отладки. Допустимые значения 1, 2, 3, 6 и 9 -V Проверка диска после завершения форматирования всего диска. По умолчанию после форматирования каждой дорожки производится ее проверка
С помощью этой программы можно увеличить емкость дискет, используя нестандартные форматы (см. табл. 4.19). Однако за качество работы этих дискет я не ручаюсь. К тому же я очень не рекомендую использовать дискеты нестандартных форматов в качестве загрузочных.
Нестандартные форматы дискет Таблица 4.19
Размер дискеты Емкость устройства Стандартная емкость дискеты Число дорожек Число секторов Емкость дискеты, байт 5.25" 360 Кб 360 Кб 41 10 409.088 5.25" 1.2 Мб 360 Кб 81 10 816.640 5.25" 1.2 Мб 1.2 Мб 81 18 1.476.096 (1.45 Мб) 3.5" 720 Кб 720 Кб 81 10 816.640 3.5" 1.44 Мб 720 Кб 81 10 816.640 3.5" 1.44 Мб 1.44 Мб 81 21 1.723.904
Пример:
superformat –d /dev/fd0 –t 81 –s 21
Если дискета работает крайне нестабильно, попробуйте уменьшить число секторов до 20.
5Процессы
5.1. Системные вызовы fork() и ехес()
Процесс в Linux (как и в UNIX) — это программа, которая выполняется в отдельном виртуальном адресном пространстве. Когда пользователь регистрируется в системе, под него автоматически создается процесс, в котором выполняется оболочка (shell), например, /bin/bash.
В Linux поддерживается классическая схема мультипрограммирования. При этом Linux поддерживает параллельное (или квазипараллельное при наличии только одного процессора) выполнение процессов пользователя. Каждый процесс выполняется в собственном виртуальном адресном пространстве, т.е. процессы защищены друг от друга и крах одного процесса никак не повлияет на другие выполняющиеся процессы и на всю систему в целом. Один процесс не может прочитать что-либо из памяти другого процесса (или записать в нее) без «разрешения» на то другого процесса. Санкционированные взаимодействия между процессами допускаются системой.
Ядро предоставляет системные вызовы для создания новых процессов и для управления порожденными процессами. Любая программа может начать выполняться, только если другой процесс ее запустит или произойдет какое-то прерывание (например, прерывание внешнего устройства).
В связи с развитием SMP (Symmetric Multiprocessor Architectures) в ядро Linux был внедрен механизм нитей или потоков управления (threads). Нитями также называют «легковесные» процессы. Другими словами, нить — это процесс, выполняемый в виртуальной памяти, которая используется вместе с другими нитями одного и того же «тяжеловесного» процесса. Такой «тяжеловесный процесс» обладает отдельной виртуальной памятью и может иметь несколько «легковесных» процессов.
Потоки (или нити) позволяют решать в рамках одной программы одновременно несколько задач.
Операционная система предоставляет программе некоторый интервал процессорного времени. Когда программа переходит в режим ожидания какого-либо события (например, сигнала) или освобождает процессор, операционная система передает управление другой программе. Распределяя время центрального процессора, операционная система распределяет его не между программами, а между потоками. Исходя из всего этого, потоки — это наборы команд, имеющие возможность получать время процессора. Время процессора выделяется квантами. Квант — это минимальное время, на протяжении которого поток (нить) может использовать процессор.
Когда вы вводите команду, интерпретатор производит поиск указанной программы в каталогах, которые перечислены при определении переменной окружения PATH. При этом будет выполнена первая найденная программа с указанным именем.
Если интерпретатору (shell) встречается команда, соответствующая выполняемому файлу, интерпретатор выполняет ее, начиная с точки входа (entry point). Для С-программ entry point — это функция main. Точка входа для каждой среды разработки различна. Запущенная программа тоже может создать процесс, т.е. запустить какую-то программу и ее выполнение тоже начнется с функции main. Затем с помощью системного вызова fork() создается адресное пространство — подготавливается «место» для нового процесса, а потом с помощью вызова ехес() в это адресное пространство загружается программа. Таким образом, каждый новый процесс выполняется в своей индивидуальной среде.
Для создания процессов используется системный вызов: fork(). Вызов fork() создает новое адресное пространство, которое полностью идентично адресному пространству основного процесса. Другими словами, вызов fork() создает новый процесс. После выполнения этого системного вызова вы получаете два абсолютно одинаковых процесса — основной и порожденный. Функция fork() возвращает 0 в порожденном процессе и PID (Process ID — идентификатор порожденного процесса) — в основном. PID — это целое число.
Теперь, когда процесс создан, можно запустить в нем программу с помощью вызова exec. Параметрами функции exec являются имя выполняемого файла и, если нужно, параметры, которые будут переданы этой программе. В адресное пространство порожденного с помощью fork() процесса будет загружена новая программа и ее выполнение начнется с точки входа (адрес функции main).
В качестве примера рассмотрим следующий фрагмент программы:
if (fork() == 0) wait(0);
else execl("ls", "ls", 0); /* порожденный процесс */
Теперь рассмотрим более подробно, что же делается при выполнении вызова fork():
1. Выделяется память для описателя нового процесса в таблице процессов.
2. Назначается идентификатор процесса PID.
3. Создается логическая копия процесса, который выполняет fork() — полное копирование содержимого виртуальной памяти родительского процесса, копирование составляющих ядерного статического и динамического контекстов процесса-предка.
4. Увеличиваются счетчики открытия файлов (порожденный процесс наследует все открытые файлы родительского процесса).
5. Возвращается PID в точку возврата из системного вызова в родительском процессе и 0 — в процессе-потомке.
5.1.1. Общая схема управления процессами
Каждый процесс может порождать полностью идентичный процесс с помощью fork(). Родительский процесс может дожидаться окончания выполнения всех своих процессов-потомков с помощью системного вызова wait. В любой момент времени процесс может изменить содержимое своего образа памяти, используя одну из разновидностей вызова ехес(). Каждый процесс реагирует на сигналы и, естественно, может установить собственную реакцию на сигналы, производимые операционной системой. Приоритет процесса может быть изменен с помощью системного вызова nice.
Сигнал — это способ информирования процесса ядром о происшествии какого-то события. Если возникает несколько однотипных событий, процессу будет подан только один сигнал. Сигнал означает, что произошло событие, но ядро не сообщает, сколько таких событий произошло.
Примеры сигналов:
1. Окончание порожденного процесса (например, из-за системного вызова exit (см. ниже)).
2. Возникновение исключительной ситуации.
3. Сигналы, поступающие от пользователя, при нажатии определенных клавиш.
Установить реакцию на поступление сигнала можно с помощью системного вызова signal:
func = signal(snum, function);
где: snum — номер сигнала;
function — адрес функции, которая должна быть выполнена при поступлении указанного сигнала.
Возвращаемое значение — адрес функции, которая будет реагировать на поступление сигнала. Вместо function можно указать ноль или единицу. Если был указан ноль, то при поступлении сигнала snum выполнение процесса будет прервано аналогично вызову exit. Если указать единицу, данный сигнал будет проигнорирован, но это возможно не для всех процессов.
С помощью системного вызова kill можно сгенерировать сигналы и передать их другим процессам. Обычно kill используется для того, чтобы принудительно завершить («убить») процесс:
kill(pid, snum);
где: pid — идентификатор процесса;
snum — номер сигнала, который будет передан процессу (см. табл. 5.1).
Pid состоит из идентификатора группы процессов и идентификатора процесса в группе. Если вместо pid указать нуль, то сигнал snum будет направлен всем процессам, относящимся к данной группе (понятие группы процессов аналогично группе пользователей). В одну группу включаются процессы, имеющие общего предка. Идентификатор группы процесса можно изменить с помощью системного вызова setpgrp. Если вместо pid указать –1, то ядро передаст сигнал всем процессам, идентификатор пользователя которых равен идентификатору текущего выполнения процесса, посылающего сигнал. Номера сигналов приведены в табл. 5.1. Сигналы (точнее, их номера) описаны в файле signal.h.
Номера сигналов Таблица 5.1
Номер Название Описание 01 SIGHUP Освобождение линии (hangup) 02 SIGINT Прерывание (interrupt) 03 SIGQUIT Выход (quit) 04 SIGILL Некорректная команда (illegal instruction). He переустанавливается при перехвате 05 SIGTRAP Трассировочное прерывание (trace trap). He переустанавливается при перехвате 06 SIGIOT или SIGABRT Машинная команда IOT. Останов ввода/вывода 07 SIGBUS Ошибка на шине 08 SIGFPE Исключительная ситуация при выполнении операции с вещественными числами (floating-point exception) 09 SIGKILL Уничтожение процесса (kill). He перехватывается и не игнорируется 10 SIGUSR1 Определяемый пользователем сигнал 1 11 SIGSEGV Некорректное обращение к сегменту памяти (segmentation violation) 12 SIGUSR2 Определяемый пользователем сигнал 2 13 SIGPIPE Запись в канал, из которого некому читать. Обрыв потока 14 SIGALRM Будильник 15 SIGTERM Программный сигнал завершения 16 SIGSTKFLT Сбой стека 17 SIGCHLD (или SIGCLD) Изменение статуса дочернего процесса 18 SIGCONT Продолжение работы после сигнала STOP. He перехватывается и не игнорируется 19 SIGSTOP Сигнал СТОП. Не перехватывается и не игнорируется 20 SIGTSTP Сигнал останова клавиатуры 21 SIGTTIN Фоновое чтение из терминала (tty) 22 SIGTTOU Фоновая запись на терминал (tty) 23 SIGURG Критическое состояние сокета 24 SIGXCPU Превышенный предел процессорного времени 25 SIGXFSZ Превышенный предел размера файла 26 SIGVTALRM Сигнал виртуального будильника 27 SIGPROF Сигнал профилирующего будильника 28 SIGWINCH Изменение размера окна 29 SIGIO Разрешение ввода/вывода 30 SIGPWR Сбой питания 31 SIGSYS Некорректный параметр системного вызова
Для нормального завершения процесса используется вызов:
exit(status)
где status — это целое число, возвращаемое процессу-предку для его информирования о причинах завершения процесса-потомка.
Вызов exit может задаваться в любой точке программы, но может быть и неявным, например, при выходе из функции main (при программировании на С) оператор return 0 будет воспринят как системный вызов exit(0).
5.2. Перенаправление ввода/вывода