高级文件系统实现者指南，第 5 部分

高级文件系统实现者指南，第 5 部分 设置 devfs

文档选项 将此页作为电子邮件发送 级别： 初级 Daniel Robbins ( [email protected]), 总裁兼 CEO, Gentoo Technologies, Inc. 2001 年 10 月 01 日 Linux 2.4 发行版能支持很多新的文件系统，包括 Reiserfs、XFS、GFS和其它文件系统。这些文件系统听起来不错，但它们到底能做什么，擅长做什么，又如何在 Linux 生产环境中，安全地着手使用这些文件系统呢？Daniel Robbins 通过演示如何在 Linux 2.4 系统下，安装这些新的高级文件系统来回答这些问题。在这部分中，Daniel 将带您经历为系统准备 devfs 的整个过程。阅读完本文，将可以在系统上启用 devfs；在下一篇文章里 Daniel Robbins 将介绍 devfs 最终安装的细节。 在 上一部分（第 4 部分）中，我们具体讨论了什么是 devfs，以及它是如何解决几乎所有的设备管理问题的。现在是在您的系统上启动和运行 devfs 的时候了。 在本文中，我们将使您的系统为启用 devfs 作好准备，在下篇文章中，我们将真正开始向 devfs 的转换。即使在 devfs 的下一篇（也是最后一篇）出版以前，您也完全可以遵循本文中的步骤，因为当我们完成了所有这些步骤之后，您的系统将仍旧继续正常运行 �D 它仅仅为即将来临的 devfs 转换作好了准备。因此，没有必要因为后继文章还未出现而不遵循这些步骤。 请注意: 因为我们将对 Linux 系统的几个部分作出相当大的更改，所以确实可能搞糟您的系统。因此，如果您在对 Linux 系统内部更改方面没有经验的话，毫无疑问您应该在一个无关紧要的 Linux 机器上这样做，至少第一次应该这样。 需求 要启动和运行 devfs，需要使用 Linux 2.4 的一些版本（2.4.6 或 2.4.8 就不错）以及 glibc 2.1.3 或更高版本。还建议您使用 Xfree86 4.0 或更高版本，如果您的系统版本较低，建议您首先升级到 Xfree86 4.1。 回页首 紧急 bash 救援 在下篇文章中，我们将更改 Linux 系统中对启动至关重要的部分。既然完全可能因某个错误而使您偶尔搞糟引导过程，我将在本文首先讲述：如何用紧急 bash shell 命令启动和运行系统。如果您确实碰巧发现系统因为 init 脚本或 /sbin/init 本身的问题而不能引导，就可以使用这个紧急引导过程。 进行紧急引导最简单的方法是：在引导时刻使用 GRUB 或 LILO 把 init=/bin/bash 选项传递给内核。 如果使用 GRUB，您应该能够通过点击 e 来实时地编辑当前菜单项，从而在需要时交互地传递该选项。如果使用 LILO，则确保在继续下一步之前，您已知道如何向内核传递启动选项，必要时，还要创建一个新的“紧急”LILO 启动选项。 过程 这样，基本的“救援”过程如下。首先，将 init=/bin/bash 作为一个内核引导选项传递给内核。当内核引导时，它将以 /bin/bash 而不是通常的 /sbin/init 作为第一个进程启动。 您不会被提示进行登录就看到一个 root 用户 bash 提示符： # 然而，尽管您看到一个 root bash 提示符，实际上只安装了根文件系统，而且仅以只读的形式安装。下面介绍在这之后如何启动和运行您的系统。如果文件系统没有卸装干净的话，应该首先对它们进行 fsck 。首先对根文件系统执行 fsck -a ，然后 fsck -R -A -a 就会负责处理所有其它的文件系统： # fsck -a /dev/hda1 # fsck -R -A -a 既然文件系统已经一致（或者，如果文件系统在系统重引导时已经卸装干净，并且您跳过了上一步骤），我们可以简单地以可读写方式重新安装根文件系统并且安装 /proc，如下所示： # mount / -o remount,rw # mount /proc 然后，安装可能位于其它分区中的所有重要的文件系统树。例如，如果在另一个分区上有 /usr，则还要输入： # mount /usr 如果您想做的不仅仅只是打开一个编辑器的话，则最好是激活交换分区。如果您使用 emacs，您可能会需要它:) # swapon -a 现在，您应该能够使用您喜爱的编辑器来编辑任何需要编辑的文件，以便修复现有的引导问题。一旦完成，只需按安装时的顺序，以只读方式重新安装分区即可。例如，如果有一个单独的 /usr 分区，为使所有的文件系统处于一致的状态（准备重新引导），可以输入： # mount /usr -o remount,ro # mount / -o remount,ro 现在，您可以安全地重新引导了。但愿现在已经解决了引导问题，并且可以使用正常的 LILO 或 GRUB 选项启动和运行系统。 # /sbin/reboot -nfi 回页首 为 devfs 作好准备 devfs 配置 既然您知道了在紧急情况下该怎么做，我们就可以使系统为 devfs 做好准备了。在下一篇文章里，我们将对 Linux 系统作相对复杂的更改。为什么需要这样呢？因为我们不仅仅在内核中启用 devfs 功能，这的确非常容易。我们还将以一种特别方式设置 devfsd （设备管理守护进程），用它来备份和恢复任何对设备许可权和所有权的更改。我们需要用到很多小窍门来使这个新的系统极佳地工作。但是一旦实现，我想您将对这个结果 非常满意。 devfs 内核支持 在系统上启用 devfs 的第一步比较简单：就是要使内核支持 devfs。为此目的，您需要一个 2.4 系列的内核。使用 make menuconfig 或者 make xconfig ，转至 Code maturity level选项部分并确保启用了 Prompt for development and/or incomplete code/drivers选项。然后转至 File systems内核配置部分，查找 /dev file system support (EXPERIMENTAL) 选项。选中它。您将会看到在您刚启用的选项下方，出现了两个附加选项。第一个选项控制 devfs 在内核引导时是否自动安装到 /dev。 不要启用它，我们将用一个特殊脚本手动安装 /dev。 第二个选项， Debug devfs，也应该被禁用。 禁用 /dev/pts 当您在屏幕上看到 File systems kernel configuration 部分时，如果您碰巧启用了 /dev/pts file system for Unix98 PTYs 的支持，则禁用该支持。devfs 提供了相似的功能，所以您就不再需要 devpts 文件系统了。继续进行然后保存内核配置；我们很快就要编译并安装一个新的内核！最后，在进行下一步以前，检查一下在 /etc/fstab 中是否有 /dev/pts 项；如果有，把它注释掉，使它在启动时不再被安装。 各种配置风格 下一步，将 /etc/securetty 文件装入编辑器。该文件由 login 使用，它允许您指定允许 root 用户使用以进行登录的 tty s。通常，它包含从 tty1 到 tty12 的设备，每行一个。为了使这个文件适用于 devfs，您应当为这些 ttys 加入适当的 devfs 类型名字，并保留原有的 tty? 名字，以备日后您决定禁用 devfs 引导之需。把以下几行添加到 /etc/securetty 的最下面。 vc/1 vc/2 vc/3 vc/4 vc/5 vc/6 vc/7 vc/8 vc/9 vc/10 vc/11 vc/12 安装 devfsd 接下来就是在系统上安装 devfsd ，即 devfs 助手守护进程。Devfsd 将会负责创建“旧类型”兼容性设备节点；在注册／注销设备时执行自动化操作；负责备份对根文件系统上某个目录的设备许可权和所有权的更改，以及其它更多功能。现在，我们将只安装 devfsd；在下一篇文章中，我们将使它和 devfs 一起启动和运行。为了安装 devfsd，首先需要下载最新版本的 devfsd 压缩文件。（请参阅本文后面的 参考资料），当前版本为 1.3.16。然后执行下列步骤： # tar xzvf devfsd-1.3.16.tar.gz # cd devfsd # make 现在，devfsd 应该编译好并可以安装了。如果您的帮助手册页存储在 /usr/man 中，输入 make install ；如果您正在使用 FHS 兼容系统，并且您的帮助手册页存储在 /usr/share/man 中，输入 make mandir=/usr/share/man install 。现在将安装 Devfsd，但还未运行，这正是我们现在要做的。 安装注释 我们即将配置 devfsd ，以便完全支持兼容性设备，所以tty? 应该足够了。然而，小心驶得万年船，尤其在可能会影响到 login 是否允许超级用户进入系统的时候。用我们的方法，即使存在问题而且 devfsd 无法启动，超级用户在 login: 提示符下登录时也不会有问题，哪怕已经启用了 devfs。 启动新内核 现在，继续前进，编译并安装刚刚配置好的内核。这个内核应该是您现在内核的临时替代品；它应能正常引导；并且尽管它内置了 devfs 支持，您应该觉察不出它与您现在正在运行的内核有什么差别。 一旦新内核安装完毕，重新引导系统以确保到目前为止一切工作正常。 回页首 Devfs 配置方法 您的系统现在已经作好了向 devfs 转换的准备，我将在下一篇文章中详细介绍。现在，是熟悉一下我们正在使用的方法的时候了。您将看到，用 devfs 启用系统可能会很棘手，尤其当您使用到 devfs 的所有优点（如持久的许可权和所有权）的时候。 内核自动安装带来的问题 确实有很多方法来使系统 devfs 启用。其中之一就是让内核在引导时自动将 devfs 安装到 /dev；我们将不使用此选项，尽管这样 确实是可以的。乍看起来，这种方法似乎很有意义，因为它可以保证所有 devfs 类型的设备对于所有进程都是可用的，甚至对第一个进程 /sbin/init 也是如此。然而，这种方法有一个问题。尽管 devfs 提供所有“新类型”的设备，但旧类型的设备节点却是由 devfsd 守护进程创建。 devfsd 不是由内核启动的，所以即使让内核在引导时安装 devfs ，当 /sbin/init 启动时我们仍然只会得到部分而非所有的设备节点。这就意味着为了使 devfsd 能在恰当的时间启动和运行，您必须修改系统初始化脚本。这不但棘手（因为这需要对系统启动脚本有专家级的理解），而且这种方法还存在其它问题。 内核安装方法的主要的问题是， devfsd 只有在能够访问原来旧类型磁盘上的 /dev 目录下的内容时，才能最好地工作。我们允许访问原来的旧类型设备的典型办法是，在 devfs 自身被安装到 /dev 之前，绑定安装 /dev 到另一个位置（通常是 /dev-state）。 这样就确保了即使在安装了 devfs 以后，也可以在 /dev-state 中访问旧的 /dev，这就允许 devfsd 将该目录用于持久设备存储。理解这点很重要，即如果没有绑定安装的话，/dev 里的旧内容将不可访问，因为在 /dev 安装 devfs 时实际上会覆盖它们。这就是用内核安装 devfs 存在的问题。如果 kernel 在任何其它进程能够启动之前就在 /dev 安装 devfs 文件系统的话，那么我们就没有机会执行绑定安装，/dev 的最初内容也就被完全隐藏。这很不友善，是吗？（想知道更多绑定安装的内容，请参阅本系列的 第 3 部分。 回页首 最佳解决方案 理想的情况是：我们能在 /sbin/init 一启动时就能拥有完整的设备节点（新类型 和兼容性设备）， 并且有机会在安装 devfs 以前将 /dev 绑定安装到另一位置。但如何才能做到这点？ 初始封装器 一个方法是添加一个内核补丁来执行从 /dev 到 /dev-state 的绑定安装。然而，尽管这完全可行，而且也确实很容易执行，手工为您安装的每个 Linux 内核打补丁仍是相当麻烦的。因此，解决 devfs 的“先有鸡还是先有蛋”问题的最好办法，可能就是使用 初始封装器。对于我们这个特别的应用而言，初始封装器就是一个 bash 脚本，它代替 /sbin/init �D 而 真正的 init 则已被重命名为 /sbin/init.system 。简而言之，初始封装器将做以下事情： #!/bin/bash mkdir -f /dev-state mount --bind /dev /dev-state mount -t devfs none /dev devfsd /dev exec /sbin/init.system 正如您所见，初始封装器所做的第一件事就是确保 /dev-state 存在。然后将 /dev 树绑定安装到 /dev-state，以便可以通过 /dev-state 目录使用 /dev 的内容。然后，在 /dev 之上安装我们的 devfs 文件，然后启动 devfsd ，以便自动在 devfs 中注册我们的兼容性设备。 最后，我们 exec 最初的 /sbin/init ，现在它已被重命名为 /sbin/init.system 。 exec 命令使 init.system 取代正在运行的 bash 进程。这意味着我们的 bash 脚本被终止，而 init.system 继承了标识符为 1 的进程，也就是 init 进程以前被占用的进程标识。当 /sbin/init.system 启动后，系统将正常引导，devfs 现在也已经 完全可操作了；通过使用初始封装器，我们不必给内核打补丁，不必修改启动脚本，也不必为只有一半可操作的 devfs 系统而伤脑筋了。 在我的下一篇文章中，我将指导您经历启动和运行完整版本的初始封装器的整个过程，并为您演示如何利用 devfsd 的众多强大特性。请继续阅读！ 参考资料 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文. 请阅读 Daniel 这个系列前面的文章，他描述了: 日志和 ReiserFS 的好处（第 1 部分） 如何安装 ReiserFS 系统（第 2 部分） 如何使用虚拟内存（VM）文件系统和绑定安装（第 3 部分） devfs（设备管理文件系统）的好处（第 4 部分） 下载最新版本的 devfsd 压缩文件，目前版本 1.3.16. 对于想大体学习更多有关设备注册和 Linux 设备驱动程序编程的人而言，O'Reilly 的 Linux Device Drivers，2nd Edition是一本极好的书，也是很好的资源。 务必阅读 Linux devfs 的创始人 Richard Gooch 编著的 Linux Devfs FAQ。它是完全的、详细的，并且是最新的。还要看更多的吗？可能要访问 Richard Gooch 的主页； 里面有 devfs 和其它一些很棒的东西。 可以在 GNU GRUB 项目页面找出更多关于 GRUB 的内容。 Linux 每周新闻可以让您跟上内核最新发展。 在 developerWorks浏览 更多 Linux 资源。 在 developerWorks浏览 更多开放源码资源。 关于作者 Daniel Robbins 居住在美国新墨西哥州的阿尔布克尔克（Albuquerque），他是 Gentoo Technologies，Inc. 的总裁兼 CEO，他是 Gentoo Linux（用于 PC 的高级 Linux）的创始人，以及 Portage 系统（Linux 的下一代移植系统）的创始人。 他还是 Macmillan 出版的几本书 Caldera OpenLinux Unleashed、 SuSE Linux Unleashed 和 Samba Unleashed 的投稿人。Daniel 自小学二年级起就和计算机结下不解之缘，那时他第一次接触 Logo 编程语言，并沉溺于 Pac-Man 游戏中。这也许就是为什么至今他仍担任 SONY Electronic Publishing/Psygnosis 的“首席图形设计师”的原因所在。Daniel 喜欢与妻子 Mary 和他们的女儿 Hadassah 一起共度时光。您可以发邮件到 [email protected] 与他联系。