Kapitel 18. Weiterführende Themen

Zurzeit gibt es nur ein Buch über die Interna von FreeBSD, “The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System” von Marshall Kirk McKusick und George V. Neville-Neil, ISBN 0-201-70245-2, das sich auf FreeBSD 5.X konzentriert.

Allgemeines Wissen über UNIX® kann allerdings in den meisten Fällen auf FreeBSD angewendet werden.

Eine Liste finden Sie im entsprechenden Abschnitt der Bibliographie.

Genauere Informationen finden Sie im Artikel FreeBSD unterstützen. Wir können Hilfe immer gut gebrauchen!

Derzeit existieren drei aktive/halbaktive Zweige im FreeBSD-CVS-Repository. In früheren Zweigen ändert sich wenig, daher gibt es nur drei aktive Entwicklungszweige:

• RELENG_4 bzw. 4.X-STABLE

• RELENG_5 bzw. 5-STABLE

• HEAD bzw. -CURRENT oder 6.X-CURRENT

HEAD ist keine wirkliche Bezeichnung für einen Zweig, wie die anderen beiden. Es ist lediglich eine symbolische Konstante für “den aktuellen, nicht verzweigten Entwicklungsstrom”, auf den wir uns einfach als “-CURRENT” beziehen.

Zurzeit ist “-CURRENT” der 6.X Entwicklungsstrom, der 4-STABLE-Zweig (RELENG_4) wurde im März 2000, der 5-STABLE-Zweig (RELENG_5) im Oktober 2004 von “-CURRENT” abgespalten.

Eine Anleitung dazu finden Sie im Artikel FreeBSD Release Engineering.

Das ist beabsichtigt. Wie der Name schon andeutet, erstellt make world alle Systemdateien von Grund auf neu. Sie können also sicher sein, am Ende eine saubere, konsistente Umgebung zu haben (das ist der Grund, warum es so lange dauert).

Falls die Umgebungsvariable DESTDIR während der Ausführung von make world oder make install definiert ist, werden die neu erstellten Binaries unter ${DESTDIR} in einem zum installierten identischen Verzeichnisbaum abgelegt. Einige zufällige Kombinationen von Änderungen von Shared Libraries und Neuerstellungen von Programmen können hierbei jedoch ein Scheitern von make world verursachen.

Die CVsup-Server gleichen sich stündlich mit dem Hauptserver ab. Allerdings findet der Abgleich nicht zur gleichen Zeit statt, daher können einige Server neuere Quellen bereitstellen als andere Server. Alle Server stellen jedoch Quellen bereit, die maximal eine Stunde alt sind. Wäre cvsup.FreeBSD.org ein Round-Robin-Eintrag im DNS, der Benutzern einen zufälligen Server zuteilt, könnten beim zweiten Lauf von CVsup ältere Quellen als beim ersten Lauf heruntergeladen werden.

Die Adaptec 1542 SCSI Hostadapter erlauben dem Benutzer die Buszugriffsgeschwindigkeit per Software zu konfigurieren. Ältere Versionen des 1542-Treibers versuchten, die schnellstmögliche Geschwindigkeit herauszufinden und konfigurierten den Adapter entsprechend. Wir haben festgestellt, dass dies auf einigen Systemen nicht funktioniert, weshalb Sie nun die Kernelkonfigurationsoption TUNE_1542 definieren müssen, um es zu aktivieren. Die Benutzung auf Systemen, auf denen es funktioniert, könnte Ihre Platten schneller machen, aber auf den Systemen, auf denen es nicht funktioniert, könnten Ihre Daten beschädigt werden.

Ja, Sie können das tun, ohne den gesamten Quellbaum herunterzuladen, indem Sie die Einrichtung CTM benutzen.

Bei neueren BSD-basierten Systemen gibt es eine Option -b zu split(1), die das Splitten von Dateien an willkürlichen Bytegrenzen erlaubt.

Hier ist ein Beispiel aus /usr/src/Makefile.

bin-tarball:
        (cd ${DISTDIR}; \
        tar cf - . \
        gzip --no-name -9 -c | \
        split -b 240640 - \
        ${RELEASEDIR}/tarballs/bindist/bin_tgz.)
         

Lesen Sie bitte den Artikel FreeBSD unterstützen.

Und Danke, dass Sie darüber nachdenken!

Von: Frank Durda IV <uhclem@nemesis.lonestar.org>

Kurz gesagt gibt es nur wenige I/O-Ports über die PnP-Karten antworten, wenn der Host fragt, ob jemand da ist. Wenn die PnP-Erkennungsroutine startet, fragt sie, ob irgendwelche PnP-Karten vorhanden sind und alle PnP-Karten antworten mit ihrer Modellnummer auf demselben Port, von dem sie auch gelesen haben. Die Erkennungsroutine erhält also ein geodertes “Ja” auf diese Frage. Mindestens ein Bit wird bei dieser Antwort gesetzt sein. Die Erkennungsroutine ist dann in der Lage, dafür zu sorgen, dass Karten mit Modellnummern (zugeordnet von Microsoft/Intel) kleiner als X “off-line” gesetzt werden. Sie prüft dann, ob immer noch Karten da sind, die auf die Frage antworten. Falls die Antwort 0 war, sind keine Karten mit IDs größer X vorhanden. Nun prüft die Erkennungsroutine, ob Karten unterhalb X vorhanden sind. Dann setzt die Erkennungsroutine alle Karten größer als X-(limit/4) off-line und wiederholt die Frage. Wenn diese halbbinäre Suche nach IDs in Folge genügend oft wiederholt worden ist, wird die Erkennungsroutine schließlich alle in einem Rechner befindlichen PnP-Karten identifiziert haben und das mit einer Iterationszahl sehr viel kleiner als 2^64.

Die IDs bestehen aus zwei 32-Bit-Feldern (daher 2^64) + acht Bit Prüfsumme. Die ersten 32 Bit sind die Herstellerkennung. Es wurde zwar nicht bestätigt, aber es wird angenommen, dass unterschiedliche Kartentypen desselben Herstellers unterschiedliche 32-Bit Herstellerkennungen besitzen können. 32 Bit nur für eindeutige Hersteller zu benötigen, scheint etwas übertrieben.

Die niedrigen 32 Bit sind eine Seriennummer, Ethernetadresse - etwas, das die betreffende Karte einzigartig macht. Die Hersteller dürfen niemals eine zweite Karte mit denselben niedrigen 32 Bit herstellen, es sei denn, die höheren 32 Bit sind unterschiedlich. Sie können also mehrere Karten des selben Typs im Rechner haben und die gesamten 64 Bit bleiben stets eindeutig.

Die 32-Bit-Gruppen können niemals nur aus Nullen bestehen. Das erlaubt es, bei der binären Suche zu Beginn nur auf von Null verschiedene Bits zu achten.

Wenn das System alle vorhandenen Karten-IDs identifiziert hat, reaktiviert es jede Karte - eine nach der anderen (über dieselben I/O-Ports) und ermittelt, welche Ressourcen von der jeweiligen Karte benötigt werden, welche Wahlmöglichkeiten für Interrupts bestehen usw. Alle Karten werden abgefragt, um diese Informationen zusammenzustellen.

Diese Informationen werden dann mit Informationen aus allen ECU-Dateien auf der Festplatte oder mit im MLB-BIOS verdrahteten Informationen verknüpft. Die ECU- und BIOS-PnP-Unterstützung für Hardware auf dem MLB ist für gewöhnlich künstlich und was die Peripheriegeräte tun ist nicht wirklich echtes PnP. Durch die Untersuchung der BIOS-Informationen und der ECU-Informationen können die Erkennungsroutinen jedoch die von PnP-Geräten benutzten Ressourcen so ändern, dass vermieden wird, dass bereits von anderen Geräten benutzte Ressourcen verwendet werden.

Dann werden die PnP-Geräte nochmals besucht und ihre I/O, DMA, IRQ und Memory-Map-Adressen werden zugeordnet. Die Geräte werden an diesen Stellen sichtbar werden und dort bis zum nächsten Reboot verbleiben. Allerdings hindert Sie auch nichts daran, sie zu verschieben, wohin Sie wollen.

Im obigen Teil wurde sehr viel vereinfacht, aber die grundlegende Idee sollte klar geworden sein.

Microsoft hat einige der primären Druckerstatusports für PnP übernommen, da keine Karte diese Adressen für die entgegengesetzten I/O-Zyklen decodiert. Ich habe während der frühen Überprüfungsperiode des PnP-Vorschlags eine echte IBM Druckerkarte gefunden, die Schreibzugriffe auf dem Statusport decodiert hat, aber MS hat nur “tough” gesagt. Also schreiben sie auf den Druckerstatusport, um Adressen zu setzen, benutzen zusätzlich diese Adresse + 0x800 und einen dritten I/O-Port zum Lesen, der irgendwo zwischen 0x200 und 0x3ff liegen kann.

FreeBSD-CURRENT stellt seit Februar 2003 Major-Numbers für Geräte zur Laufzeit automatisch bereit. Nach Möglichkeit sollte diese neue Funktion benutzt werden, anstatt eine Major-Number statisch festzulegen. Weitere Hinweise finden Sie in src/sys/conf/majors.

Wenn Sie eine statisch festgelegte Major-Number benötigen, hängt das weitere Verfahren davon ab, ob Sie den Treiber frei verfügbar machen wollen. Falls dem so ist, senden Sie uns bitte eine Kopie der Treiber-Sourcen und zusätzlich die entsprechenden Änderungen der Datei files.i386, ein Beispiel für einen Eintrag in der Konfigurationsdatei und den entsprechenden Code für MAKEDEV(8), der die Gerätedateien für Ihr Gerät erzeugt. Falls Sie nicht beabsichtigen, den Treiber frei verfügbar zu machen, oder es aufgrund von Lizenzbeschränkungen nicht können, dann ist die Major-Number 32 für zeichenorientierte und die Major-Number 8 für blockorientierte Geräte speziell für diesen Zweck reserviert. In jedem Fall würden wir uns freuen, auf der Mailingliste FreeBSD technical discussions etwas über Ihren neuen Treiber zu hören.

Als Antwort auf die Frage nach alternativen Layoutverfahren für Verzeichnisse ist das Schema, das derzeit benutzt wird, unverändert von dem, das ich 1983 geschrieben habe. Ich habe das Vorgehen für das originale Fast-Filesystem geschrieben und es niemals überarbeitet. Es funktioniert gut, wenn es darum geht, zu verhindern, dass Zylindergruppen volllaufen. Wie viele von Ihnen angemerkt haben, funktioniert es schlecht für find. Die meisten Dateisysteme werden von Archiven erstellt, die mit einer Tiefensuche (also ftw) erstellt wurden. Diese Verzeichnisse werden über die Zylindergruppen hinweg entfaltet und erzeugen denkbar ungünstigste Voraussetzungen für zukünftige Tiefensuchen. Falls man die Gesamtzahl der zu erstellenden Verzeichnisse wüsste, wäre die Lösung die, (gesamt / fs_ncg) pro Zylindergruppe zu erstellen, bevor fortgefahren wird. Offensichtlich müsste man eine Heuristik erstellen, um die Zahl zu schätzen. Sogar die Benutzung einer kleinen, fixen Zahl, z.B. 10, würde eine Verbesserung um Größenordnungen ausmachen. Um Wiederherstellungen von normalem Betrieb (wo der derzeitige Algorithmus vermutlich sinnvoller ist) zu unterscheiden, könnten Sie die Clusterung von bis zu 10 benutzen, wenn sie alle innerhalb eines 10-Sekunden-Fensters durchgeführt würden. Jedenfalls ist mein Schluss, dass dies ein fruchtbares Gebiet für Experimente ist.

Kirk McKusick, September 1998

[Dieser Abschnitt wurde von Dag-Erling C. Smørgrav <des@FreeBSD.org>, der einige Tippfehler korrigiert und die Kommentare in eckigen Klammern hinzugefügt hat, aus einer Mail von Bill Paul <wpaul@FreeBSD.org> in der Mailingliste freebsd-current entnommen.]

From: Bill Paul <wpaul@skynet.ctr.columbia.edu>
Subject: Re: the fs fun never stops
To: Ben Rosengart
Date: Sun, 20 Sep 1998 15:22:50 -0400 (EDT)
Cc: current@FreeBSD.org
         

[<Ben Rosengart> sendete die folgende Panik-Meldung]

> Fatal trap 12: page fault while in kernel mode
> fault virtual address   = 0x40
> fault code              = supervisor read, page not present
> instruction pointer     = 0x8:0xf014a7e5
                                   ^^^^^^^^^^
> stack pointer           = 0x10:0xf4ed6f24
> frame pointer           = 0x10:0xf4ed6f28
> code segment            = base 0x0, limit 0xfffff, type 0x1b
>                         = DPL 0, pres 1, def32 1, gran 1
> processor eflags        = interrupt enabled, resume, IOPL = 0
> current process         = 80 (mount)
> interrupt mask          =
> trap number             = 12
> panic: page fault
         

[Wenn] Sie eine Meldung wie diese sehen, reicht es nicht, sie einfach zu reproduzieren und sie einzusenden. Der Wert des Instruktionszeigers, den ich oben hervorgehoben habe, ist wichtig; leider ist er auch konfigurationsabhängig. Mit anderen Worten variieren die Werte abhängig von dem Kernel-Image, das Sie tatsächlich benutzen. Wenn Sie ein GENERIC Kernelimage von einem der Snapshots benutzen, dann ist es für jemand anderen möglich, die fehlerhafte Instruktion herauszufinden, aber wenn Sie einen angepassten Kernel benutzen, können nur Sie uns sagen, wo der Fehler auftrat.

Was Sie tun sollten, ist folgendes:

Ich sehe ständig Leute, die Panik-Meldungen wie diese zeigen, aber ich sehe kaum jemanden, der sich die Zeit nimmt, den Instruktionszeiger einer Funktion aus der Symboltabelle des Kernel zuzuordnen.

Der beste Weg, den Grund für eine Panik herauszufinden, ist der, einen Crash-Dump festzuhalten und dann gdb(1) zu benutzen, um den Stack im Crash-Dump zurückzuverfolgen.

Jedenfalls ist die Methode, die ich normalerweise benutze, folgende:

Der make(1)-Prozess wird zwei Kernel erstellt haben: kernel und kernel.debug. kernel wurde als /kernel installiert, während kernel.debug als Quelle für Debuggersymbole für gdb(1) benutzt werden kann.

Um sicherzustellen, dass ein Crash-Dump erhalten bleibt, müssen Sie /etc/rc.config editieren und dumpdev so setzen, dass es auf Ihre Swap-Partition zeigt. Das bewirkt, dass die rc(8)-Skripte den Befehl dumpon(8) benutzen, um Crash-Dumps zu ermöglichen. Sie können dumpon(8) auch manuell ausführen. Nach einer Panik kann der Crash-Dump mit savecore(8) wiederhergestellt werden; wenn dumpdev in /etc/rc.conf gesetzt ist, werden die rc(8)-Skripte savecore(8) automatisch ausführen und den Crash-Dump unter /var/crash ablegen.

Wenn Sie den Crash-Dump wiederhergestellt haben, können Sie den Stack mit gdb(1) so zurückverfolgen:

% gdb -k /sys/compile/KERNELCONFIG/kernel.debug /var/crash/vmcore.0
(gdb) where

Beachten Sie, dass es mehrere Seiten mit wertvollen Informationen geben könnte; idealerweise sollten Sie script(1) benutzen, um sie alle festzuhalten. Wenn Sie das vollständige Kernelimage mit allen Debugginginformationen benutzen, müssten Sie exakt die Zeile des Kernel-Sourcecodes finden, wo die Panik aufgetreten ist. Für gewöhnlich müssen Sie den Stack von unten an zurückverfolgen, um die genaue Ereignisabfolge, die zum Crash führte, zurückzuverfolgen. Sie können gdb(1) auch zum Ausdrucken der Inhalte verschiedener Variablen oder Strukturen benutzen, um den Systemstatus zum Zeitpunkt des Absturzes zu untersuchen.

Wenn Sie nun wirklich verrückt sind und einen zweiten Computer haben, können Sie gdb(1) auch für entferntes Debugging konfigurieren, so dass Sie gdb(1) auf einem System benutzen können, um den Kernel auf einem anderen System zu debuggen, einschließlich dem Setzen von Haltepunkten und dem Bewegen in Einzelschritten durch den Kernelcode, genauso, wie Sie es mit einem normalen Benutzerprogramm tun können. Ich habe noch nicht damit gespielt weil ich nicht oft Gelegenheit habe, zwei Rechner nebeneinander für Debuggingzwecke einzurichten.

[Bill hat hinzugefügt: "Ich vergaß, etwas zu erwähnen: wenn Sie DDB aktiviert haben und der Kernel im Debugger landet, können Sie eine Panik (und einen Crash-Dump) erzwingen, indem Sie einfach 'panic' am ddb-Prompt eingeben. Er könnte während der Panikphase wieder im Debugger stoppen. Falls er das tut, geben Sie 'continue' ein, dann wird er den Crash-Dump beenden." -ed]

Die ELF-Werkzeuge machen die in einem Executable definierten Symbole dem dynamischen Linker nicht standardmäßig sichtbar. Konsequenterweise werden dlsym()-Suchen nach Handlern aus Aufrufen von dlopen(NULL, flags) diese Symbole nicht finden können.

Wenn Sie mit dlsym() nach im Hauptexecutable eines Prozesses vorhandenen Symbolen suchen wollen, müssen Sie das Executable mit der Option -export-dynamic von ld(1) linken.

Standardmäßig beträgt der Adressraum des Kernels 256MB (FreeBSD 3.X) bzw. 1 GB (FreeBSD 4.X). Wenn Sie einen netzwerkintensiven Server (z.B. einen großen FTP- oder HTTP-Server) betreiben, kann es sein, dass Sie der Meinung sind, dass 256MB nicht ausreichen.

Wie also erhöhen Sie den Adressraum? Hier gibt es zwei Aspekte. Erstens müssen Sie dem Kernel sagen, dass er einen größeren Anteil des Adressraums für sich selbst reservieren soll. Da der Kernel am oberen Ende des Adressraums geladen wird, müssen Sie zweitens die Ladeadresse verringern, damit er mit dem Kopf nicht gegen die Obergrenze stößt.

Das erste Ziel erreicht man, indem man den Wert von NKPDE in src/sys/i386/include/pmap.h erhöht. Für einen Adressraum von 1 GB sieht das so aus:

#ifndef NKPDE
#ifdef SMP
#define NKPDE                   254     /* addressable number of page tables/pde's */
#else
#define NKPDE                   255     /* addressable number of page tables/pde's */
#endif  /* SMP */
#endif
         

Dividieren Sie die gewünschte Adressraumgröße (in Megabyte) durch vier und subtrahieren Sie dann eins für UP und zwei für SMP, um den korrekten Wert für NKPDE zu finden.

Um das zweite Ziel zu erreichen müssen Sie die korrekte Ladeadresse berechnen: subtrahieren Sie einfach die Größe des Adressraums (in Byte) von 0x100100000; für einen Adressraum von 1 GB lautet das Ergebnis 0xc0100000. Setzen Sie LOAD_ADDRESS in src/sys/i386/conf/Makefile.i386 auf diesen Wert; setzen Sie dann den Location-Counter am Anfang der Abschnittsliste in src/sys/i386/conf/kernel.script auf denselben Wert:

OUTPUT_FORMAT("elf32-i386", "elf32-i386", "elf32-i386")
OUTPUT_ARCH(i386)
ENTRY(btext)
SEARCH_DIR(/usr/lib); SEARCH_DIR(/usr/obj/elf/home/src/tmp/usr/i386-unknown-freebsdelf/lib);
SECTIONS
{
  /* Read-only sections, merged into text segment: */
  . = 0xc0100000 + SIZEOF_HEADERS;
  .interp     : { *(.interp)    }
         

Konfigurieren und erstellen Sie Ihren Kernel dann neu. Sie werden vermutlich Probleme mit ps(1), top(1) und ähnlichen Programmen haben. Ein make world sollte diese beheben; alternativ können Sie die gepatchte pmap.h in das Verzeichnis /usr/include/vm kopieren und danach libkvm, ps(1) und top(1) neu erzeugen.

Hinweis: die Größe des Kernel-Adressraums muss ein Vielfaches von vier Megabyte betragen.

[David Greenman <dg@FreeBSD.org> fügt hinzu: Ich glaube, der Kerneladressraum muss eine Zweierpotenz sein, aber ich bin mir dessen nicht sicher. Der alte (ältere) Bootcode pflegte die oberen Adressbits zu mißbrauchen und ich glaube, er erwartete mindestens 256MB Granularität.]