[[Vorlage(Getestet, general)]] [[Vorlage(Fortgeschritten)]] {{{#!vorlage Wissen [:Pakete_installieren: Installation von Programmen] [:Paketquellen_freischalten/PPA:Ein PPA freischalten] optional [:kompilieren: Kompilieren von Programmen] optional [:Packprogramme: Archive entpacken] optional [:Terminal: Ein Terminal öffnen] [:Partitionierung: Partitionierung] }}} [[Inhaltsverzeichnis(2)]] [[Bild(Wiki/Icons/Tango/media-flash.png, 48, left)]] Dieser Artikel soll einen kurzen Überblick verschaffen, wie eine SD-Karte für optimale Geschwindigeit vorzubereiten ist, um darauf ein Ubuntu-/Linuxsystem optimal zu betreiben. Der Artikel selber versteht sich als Vorbereitung für die [:Installation_auf_externen_Speichermedien:]. Da Linux standardmäßig für die Nutzung auf klassischen Festplatten optimiert ist, soll dieser Artikel dabei helfen, Zugriffszeiten und Schreibzugriffe zu reduzieren bzw. zu optimieren. Während bei einer normalen Festplatte bei Änderungen einer Datei nur die zu ändernden Daten neu geschrieben bzw. erweitert werden, müssen bei einer SD-Karte ganze Bereiche ausgelesen und neu geschrieben werden. Dieses mag bei großen Dateien unwichtig sein (ob nun 1004 MiB statt 1000 MiB neu geschrieben werden), aber wenn viele kleine Dateien geschrieben werden müssen (z.B. 3 Logdateien à 4 KiB = 12 KiB oder 3 × 4 MiB = 12 MiB), die verteilt auf der SD-Karte liegen, führt dieses zu erheblichen Geschwindigkeitseinbrüchen beim Schreibvorgang. Um dieses zu verhindern, kann das Speichermedium dahingehend optimiert werden, Schreibvorgänge vorzuhalten und erst ab einer gewissen Größe diese, sozusagen "in einem Rutsch", abzuarbeiten. Es empfiehlt sich, die SD-Karte nicht während der Installation, sondern bereits im Vorfeld entsprechend zu optimieren. Die benötigten Daten zur optimalen Partitionierung liefert das Werkzeug [github:bradfa/flashbench:Flashbench] {en}. {{{#!vorlage Hinweis Da Speicherkarten bzw. -Sticks grundsätzlich, bis auf extrem teure Sonderausführungen, relativ langsam im Vergleich zu Festplatten sind, empfiehlt es sich immer, [:Lubuntu:] bzw. [:Xubuntu:] als Grundsystem für die Installation zu nutzen. Diese Systeme sind für die Verwendung auf leistungsschwacher Hardware ausgelegt. Außerdem empfiehlt sich mindestens eine SD-Karte der Geschwindigkeitskategorie Class 6 oder höher! }}} {{{#!vorlage Hinweis Im Folgenden ist `/DEV/SD_KARTE` immer durch den tatsächlichen Datenträger zu ersetzen. `/dev/SD_KARTE1`, `/dev/SD_KARTE2`, usw. sind verschiedene Partitionen (siehe auch [:Systeminformationen_ermitteln#Festplatten:]). }}} = Flashbench = Das Programm ist seit [:Trusty:Ubuntu 14.04] Bestandteil der offiziellen Paketquellen. Folgendes Paket muss installiert werden [1]: {{{#!vorlage Paketinstallation flashbench, universe }}} Nun stehen die beiden Programme '''flashbench''' und '''flashbench-erase''' zur Verfügung. == Aus dem Quellcode == Zum Kompilieren [3] aus dem Quellcode wird folgendes [:Metapaket:] benötigt: {{{#!vorlage Paketinstallation build-essential }}} Jetzt muss die aktuelle Version von Flashbench als Archivdatei [github:bradfa/flashbench/archive/linaro.zip:linaro.zip] {dl} heruntergeladen und anschließend entpackt [4] werden. Nun wird ein Terminal geöffnet und in das entpackte Verzeichnis gewechselt (`XYZ` ist entsprechend der Version anzupassen). Das Programm wird durch Eingabe des Befehls `make` kompiliert [5]: {{{#!vorlage Befehl cd flashbench-XYZ make }}} Nun stehen im selben Verzeichnis 2 neue ausführbare Dateien zu Verfügung: '''flashbench''' und '''erase'''. {{{ -rw-rw-r-- 1 user user 18092 Aug 10 00:10 COPYING -rw-rw-r-- 1 user user 2872 Aug 10 00:10 dev.c -rw-rw-r-- 1 user user 521 Aug 10 00:10 dev.h -rw-rw-r-- 1 user user 15968 Aug 10 00:13 dev.o -rw[mark]x[/mark]rw[mark]x[/mark]r-[mark]x[/mark] 1 user user 13004 Aug 10 00:13 [mark]erase[/mark] -rw-rw-r-- 1 user user 679 Aug 10 00:10 erase.c -rw-rw-r-- 1 user user 11208 Aug 10 00:13 erase.o -rw[mark]x[/mark]rw[mark]x[/mark]r-[mark]x[/mark] 1 user user 98129 Aug 10 00:13 [mark]flashbench[/mark] -rw-rw-r-- 1 user user 22024 Aug 10 00:10 flashbench.c -rw-rw-r-- 1 user user 86176 Aug 10 00:13 flashbench.o -rw-rw-r-- 1 user user 364 Aug 10 00:10 Makefile -rw-rw-r-- 1 user user 5085 Aug 10 00:10 README -rw-rw-r-- 1 user user 17196 Aug 10 00:10 vm.c -rw-rw-r-- 1 user user 1576 Aug 10 00:10 vm.h -rw-rw-r-- 1 user user 68288 Aug 10 00:13 vm.o }}} = Die Erasureblockgröße ermitteln = Nun kann mit Flashbench schnell und sicher die Erasureblockgröße von Flashmedien ermittelt werden. Je nachdem, ob Flashbench nur kompiliert oder richtig installiert wurde, werden folgende Befehle zum Starten benötigt [3]: * Flashbench nach Installation ausführen: {{{#!vorlage Befehl sudo flashbench -a /dev/SD_KARTE --blocksize=1024 }}} * Flashbench nach Kompiliervorgang im Quellverzeichnis ausführen: {{{#!vorlage Befehl sudo ./flashbench -a /dev/SD_KARTE --blocksize=1024 }}} {{{#!vorlage Tabelle <-6 rowclass="titel">(verkürzte) Ausgabe Flashbench +++ align pre on post diff +++ 8 MiB 8388608 724µs 1.04ms 768µs 299µs +++ 4 MiB 4194304 741µs 1.08ms 788µs 317µs +++ 2 MiB 2097152 745µs 950µs 811µs 171µs +++ 1 MiB 1048576 745µs 945µs 807µs 169µs }}} Die Ausgabe ist auf einen "Sprung" in der letzten Spalte (diff) abzusuchen (normalerweise zwischen 2 und 16 MiB). In diesem Beispiel sieht man zwischen 2 MiB und 4 MiB einen plötzlichen Anstieg der Differenzzeiten von 171µs auf 317µs. In diesem Beispiel ist 4 MiB die Erasureblockgröße, mit der ab hier gerechnet wird. {{{#!vorlage Hinweis Als Erasureblock wird der Block bezeichnet, welcher bei allen Flashmedien komplett ausgelesen und neu geschrieben werden muss, um Daten auf einem Flashmedium zu ändern. Hinkendes Beispiel: Um einen "Plattfuß" am PKW zu beheben, müssen alle 4 Reifen (4 MiB-Block) ab- und wieder angeschraubt werden, obwohl eigentlich nur ein Reifen (1 Bit) gewechselt werden muss. }}} = Werte = Kurze Übersicht der Werte, mit denen im weiteren Verlauf gearbeitet wird: {{{#!vorlage Tabelle <-3 rowclass="titel">Ermittelte Werte +++ Erasureblocksize 4 MiB gemessen mit Flashbench +++ SD-Karten Pagesize 8 KiB Standardwert von SD-Karten +++ Blocksize ext4 4 KiB +++ stride-Wert ext4 2 2x Blocksize 4KiB = 8 KiB Pagesize +++ stripe-size ext4 512 +++ optimale Sektorgröße 8192 jede Partition muss auf ein Vielfaches von 8192 beginnen: 4 MiB (4*1024*1024 Byte) Erasursize / 512 Byte Größe einzelner Sektor = 8192 Sektoren }}} = Partitionieren der SD-Karte = {{{#!vorlage Warnung Beim Formatieren des Datenträgers gehen alle darauf befindlichen Daten verloren. }}} Mit [:GNU_Parted:] steht ein Tool zur Verfügung, dass das manuelle Rechnen für optimales Alignment erspart. 1. Zuerst wird in den interaktiven Modus für den entsprechenden Datenträger gewechselt:[[Vorlage (Befehl, "sudo parted -a optimal /dev/SD_KARTE")]] 1. Anschließend wird eine neue Partitionstabelle erstellt:[[Vorlage (Befehl, "mklabel msdos")]] 1. Und dann die Einheit für Ein- und Ausgabeformat auf das besser lesbare MiB gesetzt.[[Vorlage (Befehl, "unit MiB")]] 1. Anschließend wird die erste Partition angelegt. `STARTWERT` und `ENDWERT` sind dabei Anfangs- und Endwert vom Anfang des Datenträgers gemessen und werden in MiB angegeben. Die Differenz `STARTWERT - ENDWERT` muss durch den mit Flashbench ermittelten Wert teilbar sein. Für den Bootloader sollten am Anfang der Platte mindestens ca. 2 MiB freigelassen werden: [[Vorlage (Befehl, "mkpart primary ext4 STARTWERT ENDWERT")]] [[Vorlage (Hinweis, "Alle weiteren Partitionen werden mit dem selben Befehl erstellt, aber mit angepassten Start- und Endwerten. Welche Größe die Partitionen haben müssen/sollten und welche Partitionen nötig sind, wird im Artikel [:Partitionierung:] erklärt.")]] 1. Anschließend wird von Units auf Sektoren umgestellt:[[Vorlage (Befehl, "unit s")]] 1. Nun sollte die Konfiguration überprüft werden:[[Vorlage (Befehl, "print")]]Die Partitionen sollten nun jeweils auf einer ungeraden Zahl enden, damit die nachfolgende Partition auf einem Vielfachen der optimale Sektorgröße (im Beispiel 8192) beginnen kann! 1. Mit [[Vorlage (Befehl, "align-check opt N")]] kann nachgeschaut werden, ob die Partition `N` (natürliche Zahl) korrekt ausgerichtet ist. Ist dies der Fall, sieht man eine Ausgabe der Form:[[Vorlage (Code, "1 aligned")]] = Dateisystem anlegen = Nun müssen die Dateisysteme für die erstellten Partitionen, z.B. für '''/''' und '''/home''' mit den oben ermittelten [#Werte Werten] angelegt werden: {{{#!vorlage Befehl sudo mkfs.ext4 -O^has_journal -E stride=2,stripe-width=512 -b 4096 -L SDroot /dev/SD_KARTE1 sudo mkfs.ext4 -O^has_journal -E stride=2,stripe-width=512 -b 4096 -L SDhome /dev/SD_KARTE2 }}} Erklärung der Parameter: {{{#!vorlage Tabelle <-2 rowclass="titel">mkfs.ext4 Parameter +++ `-O ^has_journal` kein Journal anlegen +++ `-E Stride=2,stripe-width=512` `Stride=2` bedeutet 2x 4096 Byte Blockwidth = 8 KiB[[BR]]`stripe-width=512` ist der Erasurewert -> 512 (*8 KiB Blockwidth=4 MiB Erasuresize) +++ `-b` Blockwidth 4096 Byte +++ `-L` Name der Partition (optional) }}} Nun ist die SD-Karte sowohl entsprechend ausgerichtet (Alignment) als auch das Dateisystem entsprechend modifiziert. Das Grundsystem kann nun installiert werden. {{{#!vorlage Hinweis Während der Installation ist darauf zu achten, das als Installationsart ''"etwas anderes"'' angeklickt wird und die Partitionen nicht formatiert werden! }}} Nach der Installation sollten/können noch einige Parametern geändert werden. Dazu sind die folgenden Dateien mit dem Editor zu bearbeiten: {{{#!vorlage Tabelle Datei Ergänzen/Bearbeiten Auswirkung +++ < |5, cellstyle="width: 175pt;">'''/etc/sysctl.conf''' `vm.swappiness=0` Auslagerung auf die Swap-Partition maximal hinauszögern +++ `vm.vfs_cache_pressure=50` 50% RAM reservieren für das Cachen/Vorhalten von Dateien +++ `vm.dirty_ratio=40` in %, Speicherbelegung für Vordergrund-Schreibcache +++ `vm.dirty_background_ratio=20` in %, Speicherbelegung Hintergrund-Schreibcache +++ `vm.dirty_writeback_centisecs=12000` [[Vorlage (Warnung, "Datenverlust. Zwingt das System, geplante Schreibvorgänge auf der Festplatte solange vorzuhalten, bis der Wert abgelaufen ist. Problematisch bei einem plötzlichem Absturz des Systems ist, dass möglicherweise die komplette Zeitspanne in den Logdateien fehlt und die Fehlersuche somit wesentlich erschwert wird bzw. Produktivdaten, welche vorgehalten, aber noch nicht geschrieben wurden, verloren gehen!")]]Wert in hundertstel Sekunden. In diesem Beispiel werden erst nach 2 Minuten (=12000 Centisecs) Daten aus dem Speicher auf die SD-Karte schreiben +++ '''/etc/default/grub''' `GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash elevator=noop"` (erweitert um `elevator=noop`, siehe [:GRUB_2/Konfiguration#Bedeutung-der-Variablen:])[[BR]]Anschließend GRUB [:GRUB_2/Konfiguration#Grub-Konfiguration-updaten:aktualisieren]. Weist den Kernel an, die Schreibverwaltung an den Hypervisor zu übergeben. }}} Für weitere Optimierungsmöglichkeiten empfiehlt sich ein Blick ins Wiki zum Thema [:SSD: SSD-Festplatten]. = Links = * [http://blog.nuclex-games.com/2009/12/aligning-an-ssd-on-linux/ Aligning an SSD on Linux] {en} - Blogbeitrag, 12/2009 * [http://www.cyberciti.biz/faq/linux-kernel-tuning-virtual-memory-subsystem/#comments/ Tuning The VM (memory) Subsystem] {en} - Blogbeitrag, 10/2009 * [http://lonesysadmin.net/2008/02/21/elevatornoop/ elevator=noop] {en} - Blogbeitrag, 02/2008 * [:SSD:] {Übersicht} Übersichtsartikel * [:Installation:] {Übersicht} Übersichtsartikel # tag: Installation, System