понедельник, 20 декабря 2010 г.

GEOM: практические знания. Часть 2.

Продолжить начатую ранее тему устройства GEOM я хотел бы с таких понятий как tasting, orphanization и spoiling. Для пользователя системы наиболее интересным наверно покажется первый термин. Tasting - это процесс автоматической настройки geom объектов. Этот процесс инициируется подсистемой GEOM каждый раз, когда создаётся новый GEOM класс или провайдер. С точки зрения алгоритма работы эти два случая немного различаются, так tasting при создании нового провайдера выглядит примерно так:
  1. Ядро проходит в цикле по списку известных ему GEOM классов.
  2. Для каждого из них вызывается метод класса taste, который уже в зависимости от реализации класса может создать новый geom объект, либо посчитать этот новый провайдер неподходящим для использования классом.
В случае, когда создаётся новый класс, алгоритм такой:
  1. Ядро проходит в цикле по списку известных ему GEOM классов.
  2. Для каждого класса просматривается каждый существующий geom объект и все его провайдеры, которые передаются на проверку в метод taste для нового класса. А тот уже решает, подходит ему этот провайдер или нет.
Таким образом сделана возможность своего рода "plug-and-play". При загрузке модуля ядра, реализующего какой-то новый GEOM класс, у него имеется возможность автоматически найти нужный провайдер и начать выполнять свои действия.

Рассмотрим пример возможного сценария работы tasting при обнаружении жесткого диска:
  1. Драйвер жесткого диска создаёт geom объект ada0 класса DISK, тот в свою очередь создаёт провайдер ada0.
  2. Создание провайдера инициирует tasting. Последовательность может отличаться, но мы предположим такое развитие событий - вызывается метод taste класса DEV. Этот класс служит для создания файлов устройств в файловой системе devfs. Т.е. это его мы можем поблагодарить за создание /dev/ada0 (стоит заметить, что этот класс не создаёт своих провайдеров).
  3. На этом процесс tasting не заканчивается. Предположим, что в списке классов, которые знает ядро, следующим стоит класс PART. Ядро вызывает метод taste этого класса, он считывает секторы этого провайдера, в которых могут находиться таблицы разделов, и проверяет есть ли они там. Если есть, то создаются новые провайдеры, в соответствии с таблицей разделов. Это, в свою очередь, опять же инициирует tasting.
Многие GEOM классы (не все) хранят свои метаданные на диске, обычно для этого используется один последний сектор. Метод taste этих классов считывает нужный классу сектор провайдера и проверяет считанные данные, если он находит там метаданные класса, он предпринимает какие либо действия. Чтобы пользователь случайно не повредил метаданные, размер создаваемого классом провайдера обычно меньше на один сектор. Например, когда вы создаёте зеркало на основе класса MIRROR, то размер итогового mirror/gm0 будет на один сектор меньше, чем размер провайдеров, из которых он состоит. Повреждение, перезапись последнего сектора, изменение размера провайдера или размера сектора - всё это приводит к тому, что метод taste не обнаружит свои метаданные на провайдере, а значит и не будет создан geom объект этого класса. Поэтому, если вы задумали нечто такое - не удивляйтесь последствиям :)


Про tasting сказать вроде больше нечего, перейдём к orphanization. Это обратный tasting процесс, во время которого провайдеры уничтожаются. В переводе orphanization означает "осиротение" и это не просто так. Например, когда вы отключаете жесткий диск, драйвер диска посылает классу DISK команду на уничтожение. Тот, в свою очередь, инициирует процесс "осиротения" и все объекты geom, связанные с провайдером диска через консьюмеров "информируются" о том, что они стали "сиротами". Им передаётся код ошибки, который будет возвращён пользователю при любых попытка взаимодействия с осиротевшими провайдерами. Т.е. если вы попробуете записать данные на такой провайдер, то получите ошибку. Информирование выполняется через вызов базового для всех классов метода orphan, в реализации которого разработчик может предусмотреть действия, необходимые для завершения работы объекта. Ну и заканчивается этот процесс самоуничтожением всех осиротевших провайдеров и объектов. Если не углубляться в особенности реализации, то можно сказать, что "оно" всё делает "само". Само находит что ему нужно во время tasting, само уничтожается во время orphanization :)

Теперь рассмотрим spoiling. Этот механизм предназначен для защиты от устаревших метаданных. Стоит понимать, что защащются здесь не метаданные, а находящийся в памяти geom объект. Так как система оперирует с данными в памяти, важно чтобы они были синхронизированы с метаданными на диске.

Ранее я рассказывал о счётчиках доступа, которые по-совместительству служат для ограничения доступа. Этими же счётчиками подсистема GEOM пользуется для активации механизма spoiling. Когда кто-либо обращается к провайдеру, он явно или неявно вызывает функцию g_access, в которой указывается желаемый режим доступа. Например, вы записываете что-то на диск, для этого вам нужно получить "разрешение" на запись, при этом счётчик w увеличивается. Как только вы прекращаете запись - счётчик уменьшается. Переход состояния счётчика w из нуля в значение большее нуля вызывает механизм spoiling. При этом все консьюмеры этого провайдера предупреждаются о том, что кто-то открыл провайдера для записи. Никто не знает, что вы туда будете записывать, но если geom объекту это важно (там могут быть его метаданные), то он примет информацию к сведению. Обычно "принять к сведению" означает, что geom объект самоуничтожится (так же, как он это делает во время orphanization). Но стоит вам завершить запись, чтобы значение счётчика w перешло в ноль, будет иницирован процесс re-tasting по алгоритму, используемому при создании нового провайдера.

Таким образом срабатывает защита от устаревших метаданных. Если вы измените метаданные, или же просто произведёте запись не связанную с ними, то GEOM класс, использующий провайдера, заново обнаружит свои метаданные на нём и автоматически сконфигурируется. Если же вы удалите или повредите метаданные, то spoiling уничтожит geom объект, использующий провайдер. Жизненный пример на эту тему - gpart vs. bsdlabel:

# gpart show md0 md0s1
=>     9  204786  md0  MBR  (100M)
       9  204786    1  freebsd  (100M)

=>     0  204786  md0s1  BSD  (100M)
       0   51200      1  freebsd-ufs  (25M)
   51200   51200      2  freebsd-ufs  (25M)
  102400   51200      4  freebsd-ufs  (25M)
  153600   51186         - free -  (25M)

# bsdlabel -w md0s1
# gpart show md0 md0s1
=>     9  204786  md0  MBR  (100M)
       9  204786    1  freebsd  (100M)

=>     0  204786  md0s1  BSD  (100M)
       0      16         - free -  (8.0K)
      16  204770      1  !0  (100M)

В первом выводе gpart show есть два geom объекта класса PART. md0 - представляет таблицу разделов MBR, а md0s1 - является партицией MBR, провайдером объекта md0, и, в то же время, содержит разметку BSD. Выполнив bsdlabel -w мы выполнили запись на раздел md0s1, изменив метаданные объекта md0s1. При этом, в момент вызова команды bsdlabel она открыла провайдера md0s1 для записи, что инициировало spoiling - самоуничтожение объекта md0s1 и всех его партиций. После завершения записи на провайдере md0s1 снова были найдены метаданные разметки BSD, но на этот раз там один раздел.

Ещё один пример, эксплуатирующий эти особенности GEOM - это запуск механизма re-tasting в ручную. Хотя, честно говоря, мне он ниразу не понадобился, но в списках рассылки вчтречаются люди, которым это нужно. Делается это просто, нужно всего лишь "открыть" провайдер для записи и "закрыть" его, например так:

# true > /dev/ada2 

Это инициирует re-tasting и GEOM классы заново "обследуют" этот провайдер.


На этом пока всё. На счёт продолжения не уверен, но, возможно, будет ещё одна заметка.

    2 комментария:

    1. Спасибо! Хорошая статья. А нет ли желания написать подробнее про внутренности и механизмы работы GEOM?

      ОтветитьУдалить
    2. Даже не знаю.. Мне кажется, если пытаться описать подробно, то в формате блога это будет похоже на пересказывание кусков кода с комментированием.
      Иначе, это будет уже глава для книги, а на такую работу у меня нет времени :)

      ОтветитьУдалить