Новости

Книга рецептов обучит начинающих пользователей и администраторов Linux управлять системой, используя как графические инструменты, так и командную строку. Независимо от того, используете ли вы Linux во встроенных или настольных системах, серверах, облачных или виртуальных средах, фундаментальные приемы одни. Цель книги — помочь вам быстро приступить к работе на простых и наглядных примерах. Карла Шредер приводит рецепты с объяснениями для конкретных ситуаций, а также ссылки для дополнительного изучения.

Карла Шрёдер (Carla Schroder) впервые села за компьютер в середине 1990-х годов. За годы, прошедшие с той поры, она работала системным и сетевым администратором в смешанных сетях Linux/Microsoft/Apple, журналистом и техническим писателем. Карла написала более 1000 руководств по Linux для различных изданий и в настоящее время пишет и поддерживает руководства для компании, производящей программное обеспечение для Linux корпоративного уровня. Она является автором книг Linux Cookbook (O’Reilly), Linux Networking Cookbook (O’Reilly) и The Book of Audacity (No Starch Press).

Управление дисковыми разделами с помощью parted

Все накопители большой емкости — жесткие диски SATA, твердотельные накопители, USB-накопители, карты SD (Secure Digital), NVMe (Non-Volatile Memory Express) и CompactFlash — должны быть разбиты на разделы и отформатированы, прежде чем их можно будет использовать. Все они поставляются с уже имеющимися разделами и файловыми системами, которые могут не соответствовать вашим целям. Кроме того, с течением времени цели могут меняться, и может потребоваться реорганизовать разделы на диске и/или использовать другие файловые системы. В этой главе вы узнаете, как можно управлять разделами с помощью команды parted (partition editor — редактор разделов).

Обзор

parted управляет только разделами, а о файловых системах рассказывается в главе 11. В главе 9 будет представлен графический интерфейс для parted, GParted, который поддерживает возможность управления не только разделами, но и файловыми системами.

Вы также узнаете о современной замене главной загрузочной записи (Master Boot Record, MBR) — устаревшей и неадекватной таблице разделов. На смену MBR пришла новая таблица глобальных уникальных идентификаторов разделов (Globally Unique Identifier Partition Table, GPT).

parted показывает информацию о разделах, а также может создавать, удалять и изменять размеры разделов. У parted есть только одна проблема: он немедленно записывает все изменения на диск, поэтому нужно быть очень осторожными при обращении с этой утилитой. Графический интерфейс GParted удобнее в этом отношении — он не применяет изменения, пока вы не нажмете кнопку.

Все запоминающие устройства по привычке называют дисками, хотя многие из них не являются таковыми, как, например, твердотельные накопители. А почему бы и нет? Ведь мы до сих пор говорим: «позвони по телефону» или «сфотографируй», подразумевая использование смартфона.

Возможность деления дискового пространства на разделы позволяет создать одну или несколько логически изолированных областей. На диске должен иметься хотя бы один раздел. Количество разделов зависит только от ваших потребностей и капризов. После создания разделов в каждый из них нужно поместить файловую систему, и только тогда вы сможете использовать диск. На одном диске может быть несколько разделов, и каждый раздел может иметь свою файловую систему.

Имя диска в Linux всегда начинается с /dev (сокращенно от device — «устройство»). Например, /dev/sda — это имя жесткого диска, а /dev/sr0 — привода оптических дисков. Имена разделов образуются из имени диска и номера. Если на диске /dev/sda имеется три раздела, то они будут называться /dev/sda1, /dev/sda2 и /dev/sda3.

Схемы деления на разделы

Некоторые дистрибутивы Linux предлагают установить все в один раздел. Это вполне работоспособный вариант, однако создание еще нескольких разделов во время установки дает дополнительные преимущества:

— наличие отдельного раздела для /boot упрощает управление мультизагрузочными системами, поскольку загрузочные файлы не зависят от операционных систем, которые вы устанавливаете или удаляете;

— выделение /home в отдельный раздел обеспечивает изоляцию домашних каталогов пользователей от корневой файловой системы и позволяет заменить установленную систему Linux, не касаясь /home. Более того, /home можно даже разместить на отдельном диске;

— каталоги /var и /tmp могут переполняться из-за выхода процессов из-под контроля. Размещение этих каталогов в отдельных разделах предотвращает подобное отрицательное влияние на другие файловые системы;

— размещение файла подкачки в отдельном разделе позволяет организовать перевод компьютера в спящий режим с сохранением состояния на диске.

Дополнительную информацию о выборе схемы деления диска на разделы можно найти в главе 1.

Таблицы разделов: GPT и MBR

Таблица разделов GUID (GUID Partition Table, GPT), впервые появившаяся в 2010 году, — это современная замена устаревшей главной загрузочной записи (Master Boot Record, MBR), оставшейся в наследство от PC-DOS. Если до сих пор вы использовали только MBR, то вас ждет приятный сюрприз, поскольку GPT — это свидетельство существенного улучшения.

Главная загрузочная запись MBR была придумана для компьютеров IBM еще в прошлом тысячелетии, в начале 1980-х, в захватывающую эпоху десятимегабайтных жестких дисков. MBR занимает первые 512 байт первого сектора диска, предшествующего первому разделу, и содержит загрузчик и таблицу разделов. Загрузчик занимает 446 байт, таблица разделов — 64 байта, а оставшиеся 2 байта хранят сигнатуру.

Шестьдесят четыре байта — это не так много для хранения большого количества чего-либо, поэтому в MBR может храниться информация только о четырех основных разделах. Один первичный раздел может содержать расширенный раздел, который затем можно разделить на логические разделы. Linux поддерживает (теоретически) неограниченное количество логических разделов. Но даже с огромным количеством логических разделов MBR ограничивает максимальный размер диска 2,2 ТиБ, чего в наши дни едва хватает для хранения мемов с котиками. Почему именно это ограничение? Посчитайте сами: MBR ограничена 32-битными адресами и может адресовать 232 блока (блоки и секторы мы обсудим чуть позже), поэтому размер диска с 512-байтными блоками ограничивается 232 × 512 = 2,199023256 × 1012 байтами.

BIOS и UEFI

GPT — часть спецификации единого расширяемого микропрограммного интерфейса (Unified Extensible Firmware Interface, UEFI). UEFI заменяет базовую систему ввода/вывода компьютера, более известную как BIOS. На рис. 8.1 показан интерфейс старой BIOS, а на рис. 8.2 — современного UEFI с богатым набором функций, что делает его похожим на маленькую операционную систему.

GPT имеет множество преимуществ перед MBR:

— до 128 разделов в Linux с номерами 1–128 без всяких проблем с первичными и расширенными разделами;

— высокую отказоустойчивость: копии таблицы разделов хранятся в нескольких местах;

— уникальные идентификаторы дисков и разделов;

— поддержку устаревшего режима загрузки BIOS/MBR;

— проверку собственной целостности и таблицы разделов;

— безопасную загрузку.

MBR постепенно выходит из употребления, и вам определенно следует использовать GPT. В GPT первый сектор диска зарезервирован для защитной MBR, которая поддерживает GPT на компьютере с BIOS, благодаря чему имеется возможность применять GPT в старых системах с BIOS вместо UEFI. И загрузчик, и операционная система должны поддерживать GPT, и такая поддержка уже давно реализована в Linux. Единственная причина использования MBR — старые компьютеры со старыми операционными системами, которые не поддерживают GPT.

Если у вас есть подобная старая система, то вы не сможете обновить ее до поддержки UEFI — чтобы получить UEFI, вы должны будете заменить материнскую плату, поскольку и UEFI, и BIOS интегрированы в нее.

Блоки и секторы

Теперь поговорим о блоках и секторах и о том, как они влияют на максимальные размеры дисков, файлов и разделов. Блоки — это наименьшие единицы хранения на диске, которые может использовать файловая система. Деление на блоки — логическое, а не физическое. Самая маленькая физическая единица хранения — это сектор. Блоки могут занимать несколько секторов, а файл — несколько блоков.

При размещении файлов в блоках возникают некоторые потери, поскольку размеры файлов редко бывают кратными размерам блоков. Например, файл размером на один байт больше размеров четырех блоков займет пять блоков. Пятый блок будет хранить единственный байт и принадлежать только этому файлу. Из-за этого можно подумать, что 512-байтные блоки менее расточительны. Но в каждом блоке хранится еще кое-какая информация, помимо данных из файла.

Каждый блок, кроме данных из файла, хранит отметки времени, имя файла, атрибуты владения, разрешения, идентификатор блока и его правильный порядок с другими блоками, индексный узел и другие метаданные.

Блоки размером 4096 байт в восемь раз больше 512-байтных блоков, а метаданных хранят столько же. Чтобы полностью занять жесткий диск емкостью 4 ТиБ, на нем нужно разместить 8 000 000 000 блоков по 512 байт. При размере блока 4096 байт разместить нужно только 1 000 000 000 блоков — получается довольно внушительная экономия на метаданных.

Размер сектора ограничивает размер томов. Долгие годы стандартным считался размер сектора 512 байт, в настоящее время стандартным считается размер 4096 байт, поскольку емкость жестких дисков значительно выросла.

Таблица разделов GPT обеспечивает 64-битную адресацию, позволяя разместить 2^64 блоков на одном диске, то есть размер жесткого диска с 512-байтными блоками может достигать 9 Збайт (9 × 10^21 байт). С 4096-байтными блоками максимальный размер диска составляет 75 Збайт (75 × 10^21 байт), чего, как мне кажется, будет достаточно даже для самого преданного
коллекционера мемов с котиками. Это теоретические максимумы, но есть еще ограничения, накладываемые оборудованием, операционной системой и поддержкой больших томов в файловой системе. Например, файловая система Ext4 не может иметь размер больше 1 ЭиБ (1 × 2^60), а максимальный размер файла с размером блока 4096 байт составляет в ней 16 ТиБ. Файловая система XFS имеет максимальный размер 8 ЭиБ минус 1 байт (8 × 2^60 – 1).

Оптические CD и DVD имеют секторы размером по 2048 байт. Твердотельные устройства, такие как USB-накопители, SD-карты, CompactFlash и твердотельные накопители (SSD), тоже имеют секторы и блоки. Самая маленькая единица хранения на SSD называется страницей. Типичные размеры страниц — 2, 4, 8 Кбайт и больше. Блоки содержат от 128 до 256 страниц и обычно имеют размер от 256 Кбайт до 4 Мбайт.

От всех этих непривычных чисел голова может пойти кругом. В табл. 8.1 перечислены десятичные и двоичные единицы измерения, которые можно использовать для измерения емкости диска.

Десятичные единицы измерения — это степени 10; например, килобайт равен 1000 байт, или 10^3. Двоичные единицы — степени двойки, поэтому кибибайт равен 2^10, или 1024 байт. Производители жестких дисков любят использовать десятичный формат, чтобы емкость их дисков казалась больше.

Тот, кто придумал странную схему именования «бибайт», почти гарантировал, что никто и никогда не захочет произносить эти названия. В любом случае данное разделение вносит путаницу, поскольку многие используют эти именования единиц как взаимозаменяемые. Но, как бы то ни было, теперь вы знаете разницу.

Приобрести книгу можно на сайте издательства: