Pro Seminar Linux

Sommersemester 2002

Thema: Dateisysteme unter Linux

Christoph Berlin

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Inhaltverzeichnis

Vorwort 3

VFS ­ Virtual File System 4

interessantere Dateisysteme 5

Das EXT2 Dateisystem 6

Das Blocksystem ­ die grundlegende Struktur eins UNIX Dateisystems 6

Der Bootblock 7

I-Nodes 7

Optimierungen im Linux-Dateisystem EXT2 9

Warum Gruppen? 10

EXT2 ­ Umgang mit dem Dateisystem 12

Dateinamen 12

Zugriffsdatum 12

Eigentümer 12

Gruppenzugehörigkeit 12

Anzahl der Dateinamen 13

Zugriffsmodus und Dateiart 13

Das Mounten von Dateisystemen 13

Die Überprüfung beim Systemstart 14

Dateiarten unter Unix 14

Reguläre Dateien 14

Symbolische Links 15

Verzeichnisse 15

Blockorientierte Geräte 15

Zeichenorientierte Geräte 15

Schlusswort 16

Quellen: 17

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Vorwort

Ein Dateisystem eignet sich dafür, die Aufnahme von Dateien auf Speichern (zum Beispiel

Festplatten, Disketten oder CD-ROMs) zu ermöglichen. Das System stellt ein gemeinsames

Interface für alle Dateisystemtypen bereit, mit denen es arbeiten kann. Unter Linux gehören

das Second Extended Filesystem (oder

ext2fs

) dazu, unter dem man Linux-Dateien ablegen

kann. Die Anforderungen der Einfachheit, der Sicherheit und der Erweiterbarkeit stehen im

Vordergrund und dadurch eignet sich nicht jedes Dateisystem zum Standard. Das Extended

Filesystem 2 hat sich in den letzten Jahren dank der Unterstützung dieser Eigenschaften zum

Standard durchgesetzt. Der Aufbau, die Funktionsweise und die Schnittstelle zum

Betriebssystem (VFS) werden in dieser Ausarbeitung dargestellt.

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VFS ­ Virtual File System

Ein großer Vorteil des Linux-Dateisystems, gegenüber anderen Betriebssystemen, ist es, dass

viele verschiedene Dateisysteme unterstützt werden. Der Linux Kernel ist so modular

aufgebaut, dass es, ab der Version 1.1.8, möglich ist, neue Dateisysteme zur Laufzeit

einzubinden.

Die Dateisysteme, wie das EXT2, werden von dem Virtual Filesystem Switch (VFS)

verwaltet.

Das VFS dient als Schnittstelle zwischen den speziellen Dateisystemen und den zugreifenden

Prozessen. Innerhalb des virtuellen Dateisystems werden die Systemaufrufe der

Applikationen an das eigentliche Dateisystem weitergeleitet.

Die Idee, die dem

virtual file system

(VFS) zugrunde liegt, besteht darin,

dateisystemunabhängige Datenstrukturen zur Repräsentation von Dateisystemtypen,

Superblöcken, Inodes und Dateien zu schaffen.

Jede der Datenstrukturen der VFS-Schicht enthält einen Zeiger auf eine Struktur, die nur aus

Funktionszeigern besteht. Diese Funktionszeiger definieren den dateisystemspezifischen Satz

von Operationen, die auf der betreffenden Datenstruktur anwendbar sind. Das VFS enthält

den allgemeinen Code, der mit Superblöcken, Inodes und Dateien umgeht. Wann immer in

diesem Kontext dateisystemspezifische Operationen notwendig sind, wird über die mit der

Datenstruktur assoziierten Funktionszeiger die zugehörige spezialisierte Funktion aufgerufen.

Wenn dem Kernel ein Dateisystemtyp bekannt ist, kann ein Dateisystem dieses Typs aktiviert

werden, indem sein Superblock mit Hilfe der durch den Funktionszeiger read_super

bezeichneten Funktion eingelesen wird. Das Ergebnis dieses Funktionsaufrufes ist ein

initialisierter Superblock, der neben typunabhängigen Informationen auch die für diesen

Dateisystemtyp spezifischen Informationen enthält. Linux verwaltet die Superblöcke aller

angemeldeten Dateisysteme unabhängig von ihrem Typ in einem Feld super_block. Der

Dateisystemtyp eines Superblocks ist über den in ihm enthaltenen Rückwärtsverweis s_type

leicht feststellbar. Ein Dateisystem kann deaktiviert werden, indem man über den Zeiger

put_super die spezifische Deaktivierungsfunktion aufruft.

Durch diese Schicht zwischen den Anwendungen und Dateisystem ist es also möglich, mit

einem Befehlssatz alle vorhandenen Systeme universell anzusprechen und mit ihnen

individuell zu arbeiten

Beispiel: rm, cp, mkdir und andere Befehle sind immer einsetzbar und werden in die

typabhängigen Funktionen übersetzt.

Um ein neues Dateisystem dem VFS bekannt zu machen, muss dieses mit der Funktion

register_filesystem()

hinzugefügt werden. Diese Funktion muss mit den entsprechenden

Parametern, von der Initialisierungsroutine des neuen Filesystems aufgerufen werden.

Die Strukturen des neuen FS werden in einer einfach verketteten Liste abgelegt.

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Einige der interessanteren Dateisysteme fasst die folgende Tabelle zusammen:

·

bfs

UnixWare Boot Filesystem

·

ext

Der Vorgänger des ext2, kaum mehr in Gebrauch

·

ext2

Das Standarddateisystem von Linux

·

ext3

Weiterentwicklung von ext2 mit zusätzlichen Funktionen eines Journaling File

Systems, allerdings ist die Entwicklung noch nicht abgeschlossen

·

iso9660

Alle CD-ROMs speichern ihre Daten unter diesem Format

·

hpfs

OS-2 (nur lesend) loopback Mounten einer einzelnen Datei als Dateisystem

·

minix

Minix ist der eigentliche Vorgänger von Linux, sein Dateisystem wird gern

noch für (Installations-) Disketten eingesetzt

·

msdos

DOS, wichtig für den Zugriff auf DOS-formatierte Disketten

·

ncpfs

Novell Netware

·

nfs

Network File System

·

ntfs

WindowsNT, schreiben ist auf dieses Dateisystem zwar möglich, jedoch kann

dies leicht zu irreparablen Schäden führen

·

ramdisk

Mounten eines Bereichs des Hauptspeichers als Dateisystem

·

SMB

(Server Message Block) NT, Windows für Workgroups; zum Zugriff auf von

einem Windows-Rechner freigegebene Verzeichnisse

·

swap

Swap-Partitionen oder -Dateien

·

SystemV

Verschiedene Unixe

·

proc

Prozessverwaltung

·

reiserfs

Eines der ersten Journaling File Systeme für Linux

·

umsdos

DOS-Dateisystem unter Linux verwenden, hier wird vor allem ein Mapping

der unterschiedlichen Dateinamensformate und -rechte vorgenommen

·

vfat

Windows95, sowohl in der 16 bit als auch 32 bit Variante

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Das EXT2 Dateisystem

Das Extended Filesystem gilt als der Standard in der Linuxwelt. Durch seine Stabilität und

Anpassungsfähigkeit eignet es sich für kleine Heimcomputer wie auch für große

Serversysteme. Zum heutigen Zeitpunkt mit dem verfügbaren Kernel 2.4.x kann man im ext2,

so die Abkürzung des Extended Filesystem 2, eine maximale Dateigröße von 4Gigabyte

erreichen. Wie sich diese Größe zusammensetzt, lässt sich später in Verbindung mit der

Struktur das Dateisystem einfach erklären. Weitere Möglichkeiten, das System unanfällig

gegen Ausfälle zu machen, ist z.B. die Reservierung von Speicherplatz zur Vermeindung

eines ,,Overflow". D.h. es wird eine festgelegte Größe von Speicherplatz nicht zur Verfügung

gestellt, damit im Fall, dass sehr viele Daten geschrieben werden und das Speichermedium

ausgelastet ist, kein Systemausfall passieren kann.

Das Blocksystem ­ die grundlegende Struktur eins UNIX Dateisystems

Bootblock

Superblock

Inodeblock

Datenblock

Der Superblock

Ein Unix-Dateisystem besitzt einen so genannten Superblock, einen Block, der die

grundlegenden Informationen zum Dateisystem selbst enthält. Einige wichtige Daten des

Superblocks sind:

· Die Größe des Dateisystems in Blöcken

· Die Größe der Blöcke in Bytes

· Zeiger auf den ersten freien Datenblock

· Zeiger auf erste freie I-Node

· Verschiedene Statusbits (Flags)

Auch hier unterscheiden sich die verschiedenen Unix-Dateisysteme voneinander, was an

zusätzlichen Informationen im Superblock gespeichert ist. Das wesentliche an dieser Struktur

ist, dass der Superblock beim Mounten eines Dateisystems in den Speicher gelesen wird und

alle Veränderungen dort vorgenommen werden. Es werden dann die Daten sporadisch

gechached und beim Unmounten des Dateisystems werden diese Veränderungen physikalisch

auf der Platte gespeichert. Das erklärt auch, dass es nach einem Systemabsturz zu

Inkonsistenzen in einem Dateisystem kommen kann.

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Der Bootblock

Noch vor dem Superblock steht der Bootblock auf der Festplatte. Der erste Block jeder

Partition kann einen Bootloader (zum Start eines Betriebssystems) enthalten, er wird beim

Einschalten des Rechners vom BIOS gelesen. Dieser Block existiert bei allen Dateisystemen.

(siehe Referat ,,Bootkonzepte")

Inodes

Unix-Dateisysteme sind nach einem anderen Prinzip aufgebaut, als etwa DOS-FAT-Systeme.

Es gibt zwar viele verschiedene Dateisysteme unter Unix, gemeinsam haben sie jedoch eben

das Prinzip der Funktionsweise. Und dieses Prinzip beruht auf den so genannten Inodes.

Jede Partition enthält ein Dateisystem, dieses Dateisystem wiederum enthält eine Art

Inhaltsverzeichnis, die

I-Node-Liste

. Die einzelnen Elemente der

I-Node-Liste

sind die

Dateiköpfe, also die Orte wo Dateiattribute, Größe usw. gespeichert sind. Diese Dateiköpfe

werden

Inodes

genannt.

Wie unter DOS auch, so verwalten Unix-Dateisysteme nicht zwangsläufig die Sektoren einer

Festplattenpartition sondern Zuordnungseinheiten, die hier aber nicht Cluster sondern

Block

heißen. Beim Anlegen eines Dateisystems kann die Blockgröße angegeben werden, die auf

dieser Partition verwendet werden soll. Typische Blockgrößen sind 512, 1024 oder 2048 Byte.

Voreingestellt sind meist 1024 Byte pro Block.

Anders als unter DOS werden diese Blöcke aber nicht in einer Tabelle (FAT)

zusammengefasst, sondern die Inodes enthalten selbst die Verweise auf diese Blöcke. Das

Format eines typischen Inodes sieht etwa so aus:

Typ und Zugriffsrechte

Anzahl der Hardlinks

Benutzernummer (UID)

Gruppennummer (GID)

Größe der Datei in Bytes

Datum der letzten Veränderung (mtime)

Datum der letzten Statusänderung (ctime)

Datum des letzten Zugriffs (atime)

Adresse von Datenblock 0

...

Adresse von Datenblock 12

Adresse des ersten Indirektionsblocks

Adresse des Zweifach-Indirektionsblocks

Adresse des Dreifach Indirektionsblocks

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Nach den Datumsfeldern stehen zwölf Felder, die direkt die Adressen der Datenblöcke

beinhalten können. Benutzt die Datei weniger Platz sind die Felder einfach leer.

Ist die Datei größer als 12 Blöcke (also größer als 13*1024 oder 13*2048 oder 13*512), so

enthält das nächste Feld der I-Node eine Adresse eines Blockes, der wiederum bis zu 128

Adressen anderer Blöcke enthalten kann. Sollte das auch noch nicht ausreichen, so enthält der

nächste I-Node-Eintrag eine Adresse eines Zweifach-Indirektionsblocks, eines Blocks, der bis

zu 128 Adressen auf Blöcke mit wiederum 128 Adressen enthält. Und falls auch das noch zu

wenig sein sollte, so enthält der nächste Eintrag die Adresse eines Blockes, der wiederum 128

Adressen von Zweifach-Indirektionsblöcken enthalten kann. Mit dieser Möglichkeit der

3fach-Indizierung sind also, wie oben besprochen, Dateigrößen von bis zu 4Gigabyte (je nach

Blockgröße von 512, 1024, 2048 oder 4096 Byte) möglich.

Datablock

Datablock

Datablock

Rechte

Datablock

Datablock

Besitzer

Datablock

Größe

Zeitstempel

Datablock

Indexpointer

Indirekter

Datablock

Indexpointer

2.Indirekter

Indexpointer

3.Indirekter

Indexpointer

Zu beachten ist, dass der Dateiname nicht in der I-Node auftaucht. Die I-Node ist sozusagen

nur die Referenz auf die Datenblöcke, die eine Datei benutzt und der Ort, an dem die

Attribute wie Eigentümer, Gruppe, Größe und Zugriffsdaten gespeichert sind.

Je nach verwendetem Dateisystem liegt das Wurzelverzeichnis auf einer festgelegten I-Node,

meist 1 oder 2. Grundsätzlich ist es aber dem Dateisystem bekannt, welche I-Node das

Wurzelverzeichnis enthält.

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Jedes Verzeichnis (Ordner, Directory) - auch das Wurzelverzeichnis ist unter Unix nichts

anderes als eine Datei, deren Inhalt einfach die Dateinamen der enthaltenen Dateien samt

ihren I-Node-Nummern enthält. Damit wird auch klar, warum Unix kein Problem mit Hard-

Links hat, also mit Dateien mit mehreren Namen. Es handelt sich ja nur um verschiedene

Namenseinträge, die eben dieselbe I-Node-Nummer besitzen.

Das Standard Linux-Dateisystem ext2 hat zusätzlich zu den gezeigten I-Node Einträgen noch

verschiedene andere, die das System in mancherlei Hinsicht noch leistungsfähiger macht. Für

den Anwender ergeben sich dadurch keinerlei Veränderungen, in der Praxis sind aber einige

positive Effekte feststellbar.

Optimierungen im Linux-Dateisystem EXT2

Bootblock

Gruppe0

Gruppe1

...Gruppe n

Superblock

Gruppen-

Block Inode Inodetabellen

Datenblock

deskriptoren

Bitmap

Scheinbar besitzt das ext2 keinerlei Ähnlichkeit mit herkömmlichen Unix-Dateisystemen.

Abgesehen vom Bootblock, aber über diesen verfügt bekanntlich jedes Dateisystem. Jedoch

erscheinen bei einem direkten Vergleich beider Strukturen n Gruppen mit dem

ursprünglichen Unix-Blocksystem. Diese Gruppen beinhalteten die Struktur aller weiteren

Blöcke, wie Super,- Inode- und Datenblock. Zusätzlich existieren aber noch weitere Blöcke

mit den Bezeichnungen: Gruppendeskriptor und Inode Bitmap Block.

Superblock

Die Superblöcke der einzelnen Gruppen sind exakte Kopien des

Superblockes aus Gruppe 0. Er enthält in einer 1024 Bytes großen

Struktur alle wichtigen Informationen zum Dateisystem, wie die

Anzahl von Inodes und Datenblöcken (gesamt/frei), Blockgröße der

Datenblöcke (ein Inode ist immer 128 Byte groß), Zeitpunkt des

letzten Mountens, Zähler der Anzahl der Mountvorgänge, Status,

Zeit der letzten Überprüfung usw.

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Gruppendeskriptoren

Hier wurde zusätzliche Sicherheit eingebaut. Die Deskriptoren

enthalten alle notwendigen Informationen zu allen anderen Gruppen,

um diese nach einem Defekt restaurieren zu können. Sind in einer

Gruppe also die Verwaltungsinformationen (Superblock,

Gruppendeskriptoren oder Bitmaps) zerstört worden, können diese

repariert werden und die Daten sind weiterhin verfügbar.

Bitmaps

Sie dienen dem schnellen Auffinden von freien Inode/Datenblöcken.

Ihre Größe entspricht der Datenblockgröße und beschränkt die

Anzahl der Datenblöcke einer Gruppe (bei einer Blockgröße von

4096 Bytes sind es somit 32768).

Inodetabelle /

Wie oben.

Datenblöcke

Warum Gruppen?

Der entscheidende Performanceverlust auf heutigen Festplatten ist Bewegung der Schreib-

Lese-Köpfe. Die gewählte Aufteilung stellt nun sicher, dass die Datenblöcke relativ nahe bei

den zugehörigen Inodes liegen. Also muss der Schreib-Lese-Kopf nicht ständig bewegt über

große Entfernungen bewegt werden. Darüber hinaus wird ebenso versucht, die Inodes der

Dateien nahe dem zugehörigen Verzeichnis-Inode zu halten.

Löcher in Dateien

Ist der Verweis auf einen Datenblock null, obwohl der referenzierte Block einen Teil des

Dateiinhaltes repräsentieren müsste, so handelt es sich dabei um ein so genanntes Loch in der

Datei. Beim lesen dieses Bereiches muss für den gesamten Block null zurückgegeben

werden. Auf diese Weise ist möglich, dass große Dateien, die in weiten Bereichen nur Nullen

enthalten, physisch nur wenige oder sogar keine Datenblöcke benötigen. Die tatsächliche Zahl

der von dem Inodes benutzten Datenblöcke kann also gegenüber der scheinbaren Dateigröße

variieren.

Blockallokierung

Neue Datenblöcke werden immer in der Nähe des Vorgängerblocks gesucht. Wurde für den

Inodes noch kein Datenblock allokiert, so sucht man in der Nähe des InodeTable-Blocks der

den Inode enthält. Sollte der Vorgängerblock ein Loch sein, so sucht man solange den

Vorgänger des Vorgängers bis man einen Vorgängerblock gefunden hat, oder bis es keinen

mehr gibt. Im Allgemeinen werden 32 Blöcke vor und hinter dem Zielblock durchsucht.

Wurde dort kein freier Block gefunden versucht man zumindest einen freien Block in

derselben Blockgruppe zu allokieren. Ist auch dies nicht möglich, so wird in allen anderen

Blockgruppen gesucht.

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Preallokation

Wurde ein freier Block gefunden, so kann man mehrere (i.a. bis zu acht) der folgenden

Blöcke reservieren, sofern diese frei sind. Auf diese Weise liegen die Datenblöcke einer Datei

in relativer Nähe zueinander. Wird die Datei geschlossen, werden die unbenutzten

reservierten Blöcke wieder freigegeben.

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EXT2 ­ Umgang mit dem Dateisystem

Dateinamen

Die ersten wesentlichen Unterschiede sind schon im Dateinamen erkennbar. Die maximale

Länge eines Unix-Dateinamens ist auf 256 Zeichen beschränkt. Ein wesentlicher Unterschied

zu DOS/Windows Dateinamen ist die Tatsache, dass unter Unix streng zwischen Groß- und

Kleinschreibung unterschieden wird. Das heißt die Dateinamen

Datei1.txt

datei1.txt

DATEI1.TXT

bezeichnen drei unterschiedliche Dateien.

Zugriffsdatum

Im Gegensatz zu DOS kennt Unix nicht nur ein Datum pro Datei, sondern drei. Das erste

bezeichnet den letzten schreibenden Zugriff, also das Datum aus dem ersichtlich wird, wann

die Datei das letzte Mal verändert wurde. Dieses Datum wird mtime (Modification-Time)

genannt.

Das zweite Datum bezeichnet den letzten Zugriff überhaupt, also auch lesende Zugriffe

werden hier bemerkt. Dieses Datum wird atime (Access-Time) genannt.

Das dritte Datum registriert schließlich die letzte Statusänderung, also z.B. Wechsel der

Zugriffsrechte, des Eigentümers, der Gruppe usw. Dieses Datum heißt ctime (Change-Time)

Natürlich kann dieses Datum nur funktionieren, wenn der Datenträger nicht als ReadOnly

gemountet ist. Auf CD-Roms etwa kann es logischerweise nicht funktionieren.

Eigentümer

Jede Datei gehört einem User. In der Regel sind die Eigentümer die User, die eine Datei

angelegt haben. Die Systemdateien gehören meist dem Systemverwalter oder bestimmten

Verwaltungsusern. Im Dateisystem ist nicht der Username sondern die numerische UserID

gespeichert.

Gruppenzugehörigkeit

Jede Datei gehört genau einer Gruppe an. Diese Gruppenzugehörigkeit kann beliebig variiert

werden. Es ist nicht zwangsweise nötig, dass der Eigentümer einer Datei auch Mitglied der

Gruppe sein muss, auch wenn es in der Praxis meist der Fall ist. Die Gruppenzugehörigkeit

spielt eine große Rolle bei der Frage der Zugriffsrechte auf eine Datei.

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Anzahl der Dateinamen

Unter Unix können Dateien mehrere Dateinamen haben, so genannte Hard-Links.

Zugriffsmodus und Dateiart

Jede Datei hat einen so genannten Zugriffsmodus, der beschreibt, um was für eine Art Datei

es sich handelt, wer was damit anstellen darf. Dazu wird die 16 Bit-Zahl, die diese

Zusammenhänge darstellt, in fünf Werte (einmal 4 Bit für den Dateityp, viermal 3 Bit für die

Rechte) aufgeteilt.

Die wichtigsten Werte davon werden durch das ls -l Kommando dargestellt. Dabei werden

folgende Abkürzungen benutzt:

Numerisch ausgedrückt könnten wir die Rechte folgendermaßen darstellen:

rw- = 4+2+0 = 6

r-- = 4+0+0 = 4

--- = 0+0+0 = 0

Der numerische Wert des gesamten Zugriffsmodus in Oktalziffern ist also 640.

Für Programme gibt es noch eine vierte Angabe, die sich auch mit den Oktalziffern 1,2 und 4

bzw. aus einer Kombination aus diesen Ziffern ergibt. Diese vierte Angabe wird VOR den

drei üblichen Angaben gemacht, streng genommen hätte also die Datei aus dem letzten

Beispiel die numerische Darstellung 0640. Diese weitere Angabe wird später, beim

Usersystem genauer beschrieben.

Das Mounten von Dateisystemen

Im Gegensatz zu anderen Betriebssystemen fasst ein Unix-System grundsätzlich alle

Partitionen und angeschlossenen Laufwerke zu einem Dateibaum zusammen. Dadurch

entfallen die lästigen Laufwerksbuchstaben, die in größeren Netzwerken schnell an die

Grenze der Übersichtlichkeit führen.

Dieses Prinzip erfordert logischerweise eine besondere Partition, nämlich die, die die

eigentliche Wurzel des ganzen großen Dateibaums enthält. Diese Partition wird als

Wurzelpartition (root-partition) bezeichnet und beim booten ins Verzeichnis / gemountet. Alle

weiteren Partitionen werden dann in Verzeichnisse gemountet, die ihrerseits entweder auf der

Wurzelpartition oder auf schon gemounteten anderen Partitionen liegen. Die Wurzelpartition

muss zwingend einige Verzeichnisse enthalten, die nicht auf anderen Partitionen liegen

dürfen. Ein simples Beispiel ist das Verzeichnis, das die Bauanleitung enthält, wohin die

anderen Partitionen gemountet werden sollen (/etc) oder das Verzeichnis, dass den mount-

Befehl selber enthält (/bin).

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Die Überprüfung beim Systemstart

Jedes Mal, wenn das System neu gebootet wird, werden alle Dateisysteme überprüft. In der

Regel wird aber nur überprüft, ob sie sauber sind - nur wenn nicht wird die eigentliche

Überprüfung gestartet. Das funktioniert aber nur bei der Verwendung des Ext2-

Dateisystemtyps.

Dieser Typ hat im Superblock ein sogenanntes Valid-Flag (manchmal auch Clean-Flag

genannt). Jedes Mal, wenn ein Dateisystem gemountet wird, wird dieses Flag auf 0 gesetzt,

erst beim ordentlichen Abhängen durch umount wird es wieder auf 1 gesetzt. Beim

Systemstart überprüft das fsck-Programm also zunächst, ob dieses Flag auf 1 steht, wenn ja,

so gilt das Dateisystem als sauber und wird nicht weiter überprüft (es sei denn die -f Option

ist dem fsck.ext2 Programm mitgegeben).

Falls das System vorher nicht sauber heruntergefahren wurde, die Dateisysteme also das

Clean-Flag nicht setzen konnten, erkennt das fsck Programm dies und überprüft die

Dateisysteme.

Zusätzlich enthält der Superblock einer ext2-Partition noch einen Zähler, der beschreibt, wie

oft das Dateisystem gemountet wurde, seit es das letzte Mal überprüft wurde. Nach x

(variabel) erfolgten Mounts wird das Dateisystem überprüft, auch wenn es das Clean-Flag

gesetzt hat.

Dateiarten unter Unix

Unter Unix werden weitaus mehr Dinge in Dateiform verwaltet, als z.B. unter DOS/Windows.

Neben den regulären Dateien (regular files) gibt es noch verschiedene weitere Konstrukte, die

genauso verwaltet werden. Grundsätzlich unterscheidet Unix die folgenden Dateiarten

· Reguläre Dateien (regular file)

· Verzeichnisse (directory)

· Symbolische Links (symbolic link)

· Blockorientierte Geräte (block device)

· Zeichenorientierte Geräte (char device)

· Feststehende Programmverbindungen (named pipe)

· Netzwerk-Kommunikationsendpunkte (socket)

Reguläre Dateien

Reguläre Dateien sind alle "normalen Dateien", also das, was wir auch unter DOS als Dateien

kennen. Sie haben einen Inhalt, der als Bitfolge auf einem Datenträger gespeichert ist, Die

wesentlichen Eigenschaften sind schon im letzten Kapitel besprochen worden. Der einzige

Punkt, der noch nicht dargestellt wurde ist die Frage, warum jede Datei die Angabe besitzt,

wie viele Dateinamen sie besitzt.

Unter Unix existiert für Dateien so genannte Links, einer davon, der symbolische Link, wird

gleich im Anschluss besprochen. Unter diesen Links ist etwas Ähnliches zu verstehen, wie

unter den Verknüpfungen von Windows 95/98. Die Tatsache, dass Dateien mehrere Namen

besitzen können wurde unter Unix schon sehr früh eingeführt, es handelt sich hierbei

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eigentlich um mehrere Dateinamen im Inhaltsverzeichnis einer Platte, die auf dieselben

Blöcke zeigen. Unter Unix spricht man hier von so genannten Hard-Links.

Symbolische Links

Im Gegensatz zu Hardlinks sind symbolische Links wesentlich flexibler, aber auch

fehleranfälliger. Hier handelt es sich tatsächlich um Verweise auf eine bestehende Datei, d.h.,

der symbolische Link ist in Wahrheit eine Datei, die nur den Dateinamen einer anderen Datei

enthält. Damit das System diese Datei nicht als Textdatei mißinterpretiert wird sie als

SymLink gekennzeichnet, als Dateityp steht ein l statt eines Bindestrichs.

Verzeichnisse

Verzeichnisse sind unter Unix auch nur Dateien, die allerdings eben den Typ d statt

Bindestrich haben um sie von regulären Dateien zu unterscheiden.

Blockorientierte Geräte

Unix betrachtet auch jedes Stück Hardware als Datei. Dabei wird zwischen block- und

zeichenorientierten Geräten unterschieden. Als blockorientiertes Gerät gilt jedes Gerät, das

nicht einzelne Zeichen verarbeitet, sondern ganze Blocks. Dabei handelt es sich z.B.

typischerweise um Festplatten, Disketten und andere Laufwerke. Diese Laufwerke werden

dann als Dateien verwaltet, für den Anwender bleibt der Unterschied zwischen Gerät und

Datei nahezu transparent.

Die Gerätedateien (engl. special files), sowohl die block- wie auch die zeichenorientierten

befinden sich im Verzeichnis /dev. Sie belegen physikalisch keinen Platz auf der Festplatte,

sind also selbst nicht die Gerätetreiber, wie oft fälschlicherweise gedacht wird. Diese Dateien

haben eigentlich nur zwei Nummern, die die Adresse des Gerätetreibers im Kernel

symbolisieren. Die erste Nummer, auch major number genannt zeigt, um welchen

Gerätetreiber es sich handelt, die zweite (minor number) beschreibt, das wievielte Gerät es ist,

das diesen Treiber benutzt.

Zeichenorientierte Geräte

Grundsätzlich trifft alles, was wir für die Blockorientierten Geräte oben gesagt haben auch auf

die Zeichenorientierten Geräte zu, nur dass es sich bei ihnen um Geräte handelt, die nicht

Blockweise angesteuert werden sondern durch einzelne Bytes. Typischerweise handelt es sich

hier um serielle oder parallele Schnittstellen, auch und gerade die Terminalleitungen (auch die

der virtuellen Terminals) aber auch etwa der Soundanschluss.

Sowohl die block- als auch die zeichenorientierten Gerätedateien werden mittels dem Befehl

mknod angelegt. Die einzige Information, die man dazu braucht ist die der Major- und

Minornummer und die Frage, ob es sich um ein block- oder zeichenorientiertes Gerät handelt.

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Schlusswort

Zum heutigen Zeitpunkt arbeiten sehr viele Entwickler in der Linux-Gemeinde an

Weiter- und Neuentwicklungen der Dateisysteme. Journaling-Eigenschaften bei

EXT3, Verschlüsselungsmöglichkeiten zur Sicherstellung sensibler Daten und die

Restauration gelöschter Daten sind nur einige Beispiele für innovative Gedanken.

Manche von ihnen sind schon verwirklicht, manche auf dem Prüfstand.

Das EXT2 ­ Dateisystem zählt aber immer noch zu den stabilsten Systemen und wird

daher immer wieder eingesetzt...

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Quellen:

Linux-Kernel-Programmierung 1. Aufl. 1994 Addison-Wesley

Michael Beck

Linux ­ Unix ­ Shells

3. Aufl. 1999 Addison-Wesley

Helmut Herold

www.linuxfibel.de

http://www.linux-magazin.de/ausgabe/2000/04/Ext2fs/ext2fs.html

http://home.fhtw-berlin.de/~s0323090/

das große UNIX-Buch

5. Aufl.

DATA Becker Dreggel-Kappel

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