home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Chip 1998 September / CHIP Eylül 1998.iso / Slackwar / docs / Multi-Disk-HOWTO < prev    next >
Text File  |  1997-03-16  |  171KB  |  3,651 lines

  1.   HOWTO: Multi Disk System Tuning
  2.   Stein Gjoen, sgjoen@nyx.net
  3.   v0.17, 3 February 1998
  4.  
  5.   This document describes how best to use multiple disks and partitions
  6.   for a Linux system. Although some of this text is Linux specific the
  7.   general approach outlined here can be applied to many other multi
  8.   tasking operating systems.
  9.  
  10.   1.  Introduction
  11.  
  12.   For strange and artistic reasons this brand new release is code named
  13.   the Daybreak release.
  14.  
  15.   New code names will appear as per industry standard guidelines to
  16.   emphasize the state-of-the-art-ness of this document.
  17.  
  18.   This document was written for two reasons, mainly because I got hold
  19.   of 3 old SCSI disks to set up my Linux system on and I was pondering
  20.   how best to utilise the inherent possibilities of parallelizing in a
  21.   SCSI system. Secondly I hear there is a prize for people who write
  22.   documents...
  23.  
  24.   This is intended to be read in conjunction with the Linux Filesystem
  25.   Structure Standard (FSSTND). It does not in any way replace it but
  26.   tries to suggest where physically to place directories detailed in the
  27.   FSSTND, in terms of drives, partitions, types, RAID, file system (fs),
  28.   physical sizes and other parameters that should be considered and
  29.   tuned in a Linux system, ranging from single home systems to large
  30.   servers on the Internet.
  31.  
  32.   Even though it is now more than a year since last release of the
  33.   FSSTND work is still continuing, under a new name, and will encompass
  34.   more than Linux, fill in a few blanks hinted at in FSSTND version 1.2
  35.   as well as other general improvements. The development mailing list is
  36.   currently private but a general release is hopefully in the near
  37.   future. The new issue will be named Filesystem Hierarchy Standard
  38.   (FHS) and will cover more than Linux alone. Very recently FHS version
  39.   2.0 was released but there are still a few issues to be dealt with and
  40.   even longer before this new standard will have an impact on actual
  41.   distribusions.
  42.  
  43.   It is also a good idea to read the Linux Installation guides
  44.   thoroughly and if you are using a PC system, which I guess the
  45.   majority still does, you can find much relevant and useful information
  46.   in the FAQs for the newsgroup comp.sys.ibm.pc.hardware especially for
  47.   storage media.
  48.  
  49.   This is also a learning experience for myself and I hope I can start
  50.   the ball rolling with this HOWTO and that it perhaps can evolve into a
  51.   larger more detailed and hopefully even more correct HOWTO.
  52.  
  53.   First of all we need a bit of legalese. Recent development shows it is
  54.   quite important.
  55.  
  56.   1.1.  Copyright
  57.  
  58.   This HOWTO is copyrighted 1996 Stein Gjoen.
  59.  
  60.   Unless otherwise stated, Linux HOWTO documents are copyrighted by
  61.   their respective authors. Linux HOWTO documents may be reproduced and
  62.   distributed in whole or in part, in any medium physical or electronic,
  63.   as long as this copyright notice is retained on all copies. Commercial
  64.   redistribution is allowed and encouraged; however, the author would
  65.   like to be notified of any such distributions.
  66.  
  67.   All translations, derivative works, or aggregate works incorporating
  68.   any Linux HOWTO documents must be covered under this copyright notice.
  69.   That is, you may not produce a derivative work from a HOWTO and impose
  70.   additional restrictions on its distribution. Exceptions to these rules
  71.   may be granted under certain conditions; please contact the Linux
  72.   HOWTO coordinator at the address given below.
  73.  
  74.   In short, we wish to promote dissemination of this information through
  75.   as many channels as possible. However, we do wish to retain copyright
  76.   on the HOWTO documents, and would like to be notified of any plans to
  77.   redistribute the HOWTOs.
  78.  
  79.   If you have questions, please contact Greg Hankins, the Linux HOWTO
  80.   coordinator, at gregh@sunsite.unc.edu via email.
  81.  
  82.   1.2.  Disclaimer
  83.  
  84.   Use the information in this document at your own risk. I disavow any
  85.   potential liability for the contents of this document. Use of the
  86.   concepts, examples, and/or other content of this document is entirely
  87.   at your own risk.
  88.  
  89.   All copyrights are owned by their owners, unless specifically noted
  90.   otherwise.  Use of a term in this document should not be regarded as
  91.   affecting the validity of any trademark or service mark.
  92.  
  93.   Naming of particular products or brands should not be seen as
  94.   endorsements.
  95.  
  96.   You are strongly recommended to take a backup of your system before
  97.   major installation and backups at regular intervals.
  98.  
  99.   1.3.  News
  100.  
  101.   The most recent news is that FHS version 2.0 is released and the work
  102.   is picing up momentum. No linux distributions using FHS has been
  103.   announced yet but when that happens there will have to be a few
  104.   rewrites to this HOWTO. And speaking of HOWTO, I have now dropped all
  105.   pretenses and removed the 'mini' prefix, as this was becoming
  106.   something of a joke.
  107.  
  108.   A recent addition is a new section on how best to get help should you
  109.   find yourself unable to solve your problems as well as more suggestion
  110.   on maintenance.
  111.  
  112.   Due to an enormous amount of spam I have been forced to mangle all e-
  113.   mail addresses herein in order to fool the e-mail harvesters that scan
  114.   through the net for victims to be put on the lists. Feedbeck tells me
  115.   some damage has already happened, this is very unfortunate.  Mangiling
  116.   is done by replacing the @ character with  (at)
  117.  
  118.   A number of pointers to relevant mailing lists are also added.
  119.  
  120.   Since the 0.14 version was released there have been too many changes
  121.   to list here. I have received much input and a substantial patch from
  122.   kris (at) koentopp.de that adds many new details.  The document has
  123.   grown a lot, actually beyond expectations.
  124.  
  125.   I have also upgraded my system to Debian 1.2.6 and have replaced the
  126.   old Slackware values with the Debian values for disk space
  127.   requirements for the various directory. I will use Debian as a base
  128.   for discussions and examples here, though the HOWTO is equally
  129.   applicable to other distributions, even other operating systems. At
  130.   the time of writing this Debian 1.3 is out in beta and will soon be
  131.   used as the test bench for further versions of this document.
  132.  
  133.   More news: there has been a fair bit of interest in new kinds of file
  134.   systems in the comp.os.linux newsgroups, in particular logging,
  135.   journaling and inherited file systems. Watch out for updates. Projects
  136.   on volume management is also under way. The old defragmentation
  137.   program for ext2fs is being updated and there is continuing interests
  138.   for compression.
  139.  
  140.   The latest version number of this document can be gleaned from my plan
  141.   entry if you finger <finger:sgjoen@nox.nyx.net> my Nyx account.
  142.  
  143.   Also, the latest version will be available on my web space on nyx: The
  144.   Multi Disk System Tuning HOWTO Homepage
  145.   <http://www.nyx.net/~sgjoen/disk.html>.
  146.  
  147.   A text-only version as well as the SGML source can also be downloaded
  148.   there.  A nicely formatted postscript version is also available now.
  149.   In order to save disk space and bandwidth it has been compressed using
  150.   gzip.
  151.  
  152.   Also planned is a series of URLs to helpful software referred to in
  153.   this document. A mirror in Europe will be announced soon.
  154.  
  155.   I have very recently changed jobs, address etc so there will be a few
  156.   delays in updates before I get the time for a more systematic updates.
  157.  
  158.   From version 0.15 onward this document is primarily handled as an SGML
  159.   document which means future printouts should look nicer than the old
  160.   text based version. This also means that it has more or less grown
  161.   into a full HOWTO. With respect to size it must be admitted it is a
  162.   long time since there was anything "mini" about it.
  163.  
  164.   1.4.  Credits
  165.  
  166.   In this version I have the pleasure of acknowledging even more people
  167.   who have contributed in one way or another:
  168.  
  169.   ronnej (at ) ucs.orst.edu
  170.   cm (at) kukuruz.ping.at
  171.   armbru (at) pond.sub.org
  172.   R.P.Blake (at) open.ac.uk
  173.   neuffer (at) goofy.zdv.Uni-Mainz.de
  174.   sjmudd (at) redestb.es
  175.   nat (at) nataa.fr.eu.org
  176.   sundbyk (at) horten.geco-prakla.slb.com
  177.   gjoen (at) sn.no
  178.   mike (at) i-Connect.Net
  179.   roth (at) uiuc.edu
  180.   phall (at) ilap.com
  181.   szaka (at) mirror.cc.u-szeged.hu
  182.   CMckeon (at) swcp.com
  183.   kris (at) koentopp.de
  184.   edick (at) idcomm.com
  185.   pot (at) fly.cnuce.cnr.it
  186.   earl (at) sbox.tu-graz.ac.at
  187.   ebacon (at) oanet.com
  188.   vax (at) linkdead.paranoia.com
  189.  
  190.   Special thanks go to nakano (at) apm.seikei.ac.jp for doing the
  191.   Japanese translation <http://jf.linux.or.jp/JF/JF-ftp/other-
  192.   formats/Disk-HOWTO/html/Disk-HOWTO.html>, general contributions as
  193.   well as contributing an example of a computer in an academic setting,
  194.   which is included at the end of this document.
  195.  
  196.   Not many still, so please read through this document, make a
  197.   contribution and join the elite. If I have forgotten anyone, please
  198.   let me know.
  199.  
  200.   New in this version is an appendix with a few tables you can fill in
  201.   for your system in order to simplify the design process.
  202.  
  203.   Any comments or suggestions can be mailed to my mail address on nyx:
  204.   sgjoen@nyx.net.
  205.  
  206.   So let's cut to the chase where swap and /tmp are racing along hard
  207.   drive...
  208.  
  209.   2.  Structure
  210.  
  211.   As this type of document is supposed to be as much for learning as a
  212.   technical reference document I have rearranged the structure to this
  213.   end. For the designer of a system it is more useful to have the
  214.   information presented in terms of the goals of this exercise than from
  215.   the point of view of the logical layer structure of the devices
  216.   themselves. Nevertheless this document would not be complete without
  217.   such a layer structure the computer field is so full of, so I will
  218.   include it here as an introduction to how it works.
  219.  
  220.   It is a long time since the mini in mini-HOWTO could be defended as
  221.   proper but I am convinced that this document is as long as it needs to
  222.   be in order to make the right design decisions, and not longer.
  223.  
  224.   2.1.  Logical structure
  225.  
  226.   This is based on how each layer access each other, traditionally with
  227.   the application on top and the physical layer on the bottom.  It is
  228.   quite useful to show the interrelationship between each of the layers
  229.   used in controlling drives.
  230.  
  231.                ___________________________________________________________
  232.                |__     File structure          ( /usr /tmp etc)        __|
  233.                |__     File system             (ext2fs, vfat etc)      __|
  234.                |__     Volume management       (AFS)                   __|
  235.                |__     RAID, concatenation     (md)                    __|
  236.                |__     Device driver           (SCSI, IDE etc)         __|
  237.                |__     Controller              (chip, card)            __|
  238.                |__     Connection              (cable, network)        __|
  239.                |__     Drive                   (magnetic, optical etc) __|
  240.                -----------------------------------------------------------
  241.  
  242.   In the above diagram both volume management and RAID and concatenation
  243.   are optional layers. The 3 lower layers are in hardware.  All parts
  244.   are discussed at length later on in this document.
  245.  
  246.   2.2.  Document structure
  247.  
  248.   Most users start out with a given set of hardware and some plans on
  249.   what they wish to achieve and how big the system should be. This is
  250.   the point of view I will adopt in this document in presenting the
  251.   material, starting out with hardware, continuing with design
  252.   constraints before detailing the design strategy that I have found to
  253.   work well.  I have used this both for my own personal computer at
  254.   home, a multi purpose server at work and found it worked quite well.
  255.   In addition my Japanese co-worker in this project have applied the
  256.   same strategy on a server in an academic setting with similar success.
  257.  
  258.   Finally at the end I have detailed some configuration tables for use
  259.   in your own design. If you have any comments regarding this or notes
  260.   from your own design work I would like to hear from you so this
  261.   document can be upgraded.
  262.  
  263.   3.  Drive technologies
  264.  
  265.   A far more complete discussion on drive technologies for IBM PCs can
  266.   be found at the home page of The Enhanced IDE/Fast-ATA FAQ
  267.   <http://thef-nym.sci.kun.nl/~pieterh/storage.html> which is also
  268.   regularly posted on Usenet News.  Here I will just present what is
  269.   needed to get an understanding of the technology and get you started
  270.   on your setup.
  271.  
  272.   3.1.  Drives
  273.  
  274.   This is the physical device where your data lives and although the
  275.   operating system makes the various types seem rather similar they can
  276.   in actual fact be very different. An understanding of how it works can
  277.   be very useful in your design work. Floppy drives fall outside the
  278.   scope of this document, though should there be a big demand I could
  279.   perhaps be persuaded to add a little here.
  280.  
  281.   3.2.  Geometry
  282.  
  283.   Physically disk drives consists of one or more platters containing
  284.   data that is read in and out using sensors mounted on movable heads
  285.   that are fixed with respects to themselves. Data transfers therefore
  286.   happens across all surfaces simultaneously which defines a cylinder of
  287.   tracks. The drive is also divided into sectors containing a number of
  288.   data fields.
  289.  
  290.   Drives are therefore often specified in terms of its geometry: the
  291.   number of Cylinders, Heads and Sectors (CHS).
  292.  
  293.   For various reasons there is now a number of translations between
  294.  
  295.   ╖  the physical CHS of the drive itself
  296.  
  297.   ╖  the logical CHS the drive reports to the BIOS or OS
  298.  
  299.   ╖  the logical CHS used by the OS
  300.  
  301.   Basically it is a mess and a source of much confusion. For more
  302.   information you are strongly recommended to read the Large Disk mini-
  303.   HOWTO
  304.  
  305.   3.3.  Media
  306.  
  307.   The media technology determines important parameters such as
  308.   read/write rates, seek times, storage size as well as if it is
  309.   read/write or read only.
  310.  
  311.   3.3.1.  Magnetic Drives
  312.  
  313.   This is the typical read-write mass storage medium, and as everything
  314.   else in the computer world, comes in many flavours with different
  315.   properties. Usually this is the fastest technology and offers
  316.   read/write capability. The platter rotates with a constant angular
  317.   velocity (CAV) with a variable physical sector density for more
  318.   efficient magnetic media area utilisation.  In other words, the number
  319.   of bits per unit length is kept roughly constant by increasing the
  320.   number of logical sectors for the outer tracks.
  321.  
  322.   Typical values for rotational speeds are 4500 and 5400 rpm, though
  323.   7200 is also used. Very recently also 10000 rpm has entered the mass
  324.   market.  Seek times are around 10ms, transfer rates quite variable
  325.   from one type to another but typically 4-40 MB/s.  With the extreme
  326.   high performance drives you should remember that performance costs
  327.   more electric power which is dissipated as heat, see the point on
  328.   ``Power and Heating''.
  329.  
  330.   Note that there are several kinds of transfers going on here, and that
  331.   these are quoted in different units. First of all there is the
  332.   platter-to-drive cache transfer, usually quoted in Mbits/s. Typical
  333.   values here is about 50-250 Mbits/s. The second stage is from the
  334.   built in drive cache to the adapter, and this is typically quoted in
  335.   MB/s, and typical quoted values here is 3-40 MB/s. Note, however, that
  336.   this assumed data is already in the cache and hence for maximum
  337.   readout speed from the drive the effective transfer rate will decrease
  338.   dramatically.
  339.  
  340.   3.3.2.  Optical drives
  341.  
  342.   Optical read/write drives exist but are slow and not so common. They
  343.   were used in the NeXT machine but the low speed was a source for much
  344.   of the complaints. The low speed is mainly due to the thermal nature
  345.   of the phase change that represents the data storage. Even when using
  346.   relatively powerful lasers to induce the phase changes the effects are
  347.   still slower than the magnetic effect used in magnetic drives.
  348.  
  349.   Today many people use CD-ROM drives which, as the name suggests, is
  350.   read-only. Storage is about 650 MB, transfer speeds are variable,
  351.   depending on the drive but can exceed 1.5 MB/s. Data is stored on a
  352.   spiraling single track so it is not useful to talk about geometry for
  353.   this. Data density is constant so the drive uses constant linear
  354.   velocity (CLV). Seek is also slower, about 100ms, partially due to the
  355.   spiraling track. Recent, high speed drives, use a mix of CLV and CAV
  356.   in order to maximize performance. This also reduces access time caused
  357.   by the need to reach correct rotational speed for readout.
  358.  
  359.   A new type (DVD) is on the horizon, offering up to about 18 GB on a
  360.   single disk.
  361.  
  362.   3.3.3.  Solid State Drives
  363.  
  364.   This is a relatively recent addition to the available technology and
  365.   has been made popular especially in portable computers as well as in
  366.   embedded systems. Containing no movable parts they are very fast both
  367.   in terms of access and transfer rates. The most popular type is flash
  368.   RAM, but also other types of RAM is used. A few years ago many had
  369.   great hopes for magnetic bubble memories but it turned out to be
  370.   relatively expensive and is not that common.
  371.  
  372.   In general the use of RAM disks are regarded as a bad idea as it is
  373.   normally more sensible to add more RAM to the motherboard and let the
  374.   operating system divide the memory pool into buffers, cache, program
  375.   and data areas. Only in very special cases, such as real time systems
  376.   with short time margins, can RAM disks be a sensible solution.
  377.  
  378.   Flash RAM is today available in several 10's of megabytes in storage
  379.   and one might be tempted to use it for fast, temporary storage in a
  380.   computer. There is however a huge snag with this: flash RAM has a
  381.   finite life time in terms of the number of times you can rewrite data,
  382.   so putting swap, /tmp or /var/tmp on such a device will certainly
  383.   shorten its lifetime dramatically.  Instead, using flash RAM for
  384.   directories that are read often but rarely written to, will be a big
  385.   performance win.
  386.  
  387.   In order to get the optimum life time out of flash RAM you will need
  388.   to use special drivers that will use the RAM evenly and minimize the
  389.   number of block erases.
  390.  
  391.   This example illustrates the advantages of splitting up your directory
  392.   structure over several devices.
  393.  
  394.   Solid state drives have no real cylinder/head/sector addressing but
  395.   for compatibility reasons this is simulated by the driver to give a
  396.   uniform interface to the operating system.
  397.  
  398.   3.4.  Interfaces
  399.  
  400.   There is a plethora of interfaces to chose from widely ranging in
  401.   price and performance. Most motherboards today include IDE interface
  402.   or better, Intel supports it through the Triton PCI chip set which is
  403.   very popular these days. Many motherboards also include a SCSI
  404.   interface chip made by NCR and that is connected directly to the PCI
  405.   bus.  Check what you have and what BIOS support you have with it.
  406.  
  407.   3.4.1.  MFM and RLL
  408.  
  409.   Once upon a time this was the established technology, a time when 20
  410.   MB was awesome, which compared to todays sizes makes you think that
  411.   dinosaurs roamed the Earth with these drives. Like the dinosaurs these
  412.   are outdated and are slow and unreliable compared to what we have
  413.   today. Linux does support this but you are well advised to think twice
  414.   about what you would put on this. One might argue that an emergency
  415.   partition with a suitable vintage of DOS might be fitting.
  416.  
  417.   3.4.2.  ESDI
  418.  
  419.   Actually, ESDI was an adaptation of the very widely used SMD interface
  420.   used on "big" computers to the cable set used with the ST506
  421.   interface, which was more convenient to package than the 60-pin +
  422.   26-pin connector pair used with SMD.  The ST506 was a "dumb" interface
  423.   which relied entirely on the controller and host computer to do
  424.   everything from computing head/cylinder/sector locations and keeping
  425.   track of the head location, etc. ST506 required the controller to
  426.   extract clock from the recovered data, and control the physical
  427.   location of detailed track features on the medium, bit by bit. It had
  428.   about a 10-year life if you include the use of MFM, RLL, and ERLL/ARLL
  429.   modulation schemes. ESDI, on the other hand, had intelligence, often
  430.   using three or four separate microprocessors on a single drive, and
  431.   high-level commands to format a track, transfer data, perform seeks,
  432.   and so on. Clock recovery from the data stream was accomplished at the
  433.   drive, which drove the clock line and presented its data in NRZ,
  434.   though error correction was still the task of the controller.  ESDI
  435.   allowed the use of variable bit density recording, or, for that
  436.   matter, any other modulation technique, since it was locally generated
  437.   and resolved at the drive. Though many of the techniques used in ESDI
  438.   were later incorporated in IDE, it was the increased popularity of
  439.   SCSI which led to the demise of ESDI in computers. ESDI had a life of
  440.   about 10 years, though mostly in servers and otherwise "big" systems
  441.   rather than PC's.
  442.  
  443.   3.4.3.  IDE and ATA
  444.  
  445.   Progress made the drive electronics migrate from the ISA slot card
  446.   over to the drive itself and Integrated Drive Electronics was borne.
  447.   It was simple, cheap and reasonably fast so the BIOS designers
  448.   provided the kind of snag that the computer industry is so full of. A
  449.   combination of an IDE limitation of 16 heads together with the BIOS
  450.   limitation of 1024 cylinders gave us the infamous 504 MB limit.
  451.   Following the computer industry traditions again, the snag was patched
  452.   with a kludge and we got all sorts of translation schemes and BIOS
  453.   bodges. This means that you need to read the installation
  454.   documentation very carefully and check up on what BIOS you have and
  455.   what date it has as the BIOS has to tell Linux what size drive you
  456.   have. Fortunately with Linux you can also tell the kernel directly
  457.   what size drive you have with the drive parameters, check the
  458.   documentation for LILO and Loadlin, thoroughly. Note also that IDE is
  459.   equivalent to ATA, AT Attachment.  IDE uses CPU-intensive Programmed
  460.   Input/Output (PIO) to transfer data to and from the drives and has no
  461.   capability for the more efficient Direct Memory Access (DMA)
  462.   technology. Highest transfer rate is 8.3 MB/s.
  463.  
  464.   3.4.4.  EIDE, Fast-ATA and ATA-2
  465.  
  466.   These 3 terms are roughly equivalent, fast-ATA is ATA-2 but EIDE
  467.   additionally includes ATAPI. ATA-2 is what most use these days which
  468.   is faster and with DMA. Highest transfer rate is increased to 16.6
  469.   MB/s.
  470.  
  471.   3.4.5.  Ultra-ATA
  472.  
  473.   A new, faster DMA mode that is approximately twice the speed of EIDE
  474.   PIO-Mode 4 (33 MB/s). Disks with and without Ultra-ATA can be mixed on
  475.   the same cable without speed penalty for the faster adapters. The
  476.   Ultra-ATA interface is electrically identical with the normal Fast-ATA
  477.   interface, including the maximum cable length.
  478.  
  479.   3.4.6.  ATAPI
  480.  
  481.   The ATA Packet Interface was designed to support CD-ROM drives using
  482.   the IDE port and like IDE it is cheap and simple.
  483.  
  484.   3.4.7.  SCSI
  485.  
  486.   The Small Computer System Interface is a multi purpose interface that
  487.   can be used to connect to everything from drives, disk arrays,
  488.   printers, scanners and more. The name is a bit of a misnomer as it has
  489.   traditionally been used by the higher end of the market as well as in
  490.   work stations since it is well suited for multi tasking environments.
  491.  
  492.   The standard interface is 8 bits wide and can address 8 devices.
  493.   There is a wide version with 16 bit that is twice as fast on the same
  494.   clock and can address 16 devices. The host adapter always counts as a
  495.   device and is usually number 7.  It is also possible to have 32 bit
  496.   wide busses but this usually requires a double set of cables to carry
  497.   all the lines.
  498.  
  499.   The old standard was 5 MB/s and the newer fast-SCSI increased this to
  500.   10 MB/s. Recently ultra-SCSI, also known as Fast-20, arrived with 20
  501.   MB/s transfer rates for an 8 bit wide bus.
  502.  
  503.   The higher performance comes at a cost that is usually higher than for
  504.   (E)IDE. The importance of correct termination and good quality cables
  505.   cannot be overemphasized. SCSI drives also often tend to be of a
  506.   higher quality than IDE drives. Also adding SCSI devices tend to be
  507.   easier than adding more IDE drives: Often it is only a matter of
  508.   plugging or unplugging the device; some people do this without
  509.   powering down the system. This feature is most convenient when you
  510.   have multiple systems and you can just take the devices from one
  511.   system to the other should one of them fail for some reason.
  512.  
  513.   There is a number of useful documents you should read if you use SCSI,
  514.   the SCSI HOWTO as well as the SCSI FAQ posted on Usenet News.
  515.  
  516.   SCSI also has the advantage you can connect it easily to tape drives
  517.   for backing up your data, as well as some printers and scanners. It is
  518.   even possible to use it as a very fast network between computers while
  519.   simultaneously share SCSI devices on the same bus. Work is under way
  520.   but due to problems with ensuring cache coherency between the
  521.   different computers connected, this is a non trivial task.
  522.  
  523.   3.5.  Cabling
  524.  
  525.   I do not intend to make too many comments on hardware but I feel I
  526.   should make a little note on cabling. This might seem like a
  527.   remarkably low technological piece of equipment, yet sadly it is the
  528.   source of many frustrating problems. At todays high speeds one should
  529.   think of the cable more of a an RF device with its inherent demands on
  530.   impedance matching. If you do not take your precautions you will get a
  531.   much reduced reliability or total failure. Some SCSI host adapters are
  532.   more sensitive to this than others.
  533.  
  534.   Shielded cables are of course better than unshielded but the price is
  535.   much higher. With a little care you can get good performance from a
  536.   cheap unshielded cable.
  537.  
  538.   ╖  For Fast-ATA and Ultra-ATA, the maximum cable length is specified
  539.      as 45cm (18"). The data lines of both IDE channels are connected on
  540.      many boards, though, so they count as one cable. In any case EIDE
  541.      cables should be as short as possible. If there are mysterious
  542.      crashes or spontaneous changes of data, it is well worth
  543.      investigating your cabling.  Try a lower PIO mode or disconnect the
  544.      second channel and see if the problem still occurs.
  545.  
  546.   ╖  Use as short cable as possible, but do not forget the 30 cm minimum
  547.      separation for ultra SCSI.
  548.  
  549.   ╖  Avoid long stubs between the cable and the drive, connect the plug
  550.      on the cable directly to the drive without an extension.
  551.  
  552.   ╖  Use correct termination for SCSI devices and at the correct
  553.      position: the end of the SCSI chain.
  554.  
  555.   ╖  Do not mix shielded or unshielded cabling, do not wrap cables
  556.      around metal, try to avoid proximity to metal parts along parts of
  557.      the cabling. Any such discontinuities can cause impedance
  558.      mismatching which in turn can cause reflection of signals which
  559.      increases noise on the cable.  This problems gets even more severe
  560.      in the case of multi channel controllers.  Recently someone
  561.      suggested wrapping bubble plastic around the cables in order to
  562.      avoid too close proximity to metal, a real problem inside crowded
  563.      cabinets.
  564.  
  565.   3.6.  Host Adapters
  566.  
  567.   This is the other end of the interface from the drive, the part that
  568.   is connected to a computer bus. The speed of the computer bus and that
  569.   of the drives should be roughly similar, otherwise you have a
  570.   bottleneck in your system. Connecting a RAID 0 disk-farm to a ISA card
  571.   is pointless. These days most computers come with 32 bit PCI bus
  572.   capable of 132 MB/s transfers which should not represent a bottleneck
  573.   for most people in the near future.
  574.  
  575.   As the drive electronic migrated to the drives the remaining part that
  576.   became the (E)IDE interface is so small it can easily fit into the PCI
  577.   chip set. The SCSI host adapter is more complex and often includes a
  578.   small CPU of its own and is therefore more expensive and not
  579.   integrated into the PCI chip sets available today. Technological
  580.   evolution might change this.
  581.  
  582.   Some host adapters come with separate caching and intelligence but as
  583.   this is basically second guessing the operating system the gains are
  584.   heavily dependent on which operating system is used. Some of the more
  585.   primitive ones, that shall remain nameless, experience great gains.
  586.   Linux, on the other hand, have so much smarts of its own that the
  587.   gains are much smaller.
  588.  
  589.   Mike Neuffer, who did the drivers for the DPT controllers, states that
  590.   the DPT controllers are intelligent enough that given enough cache
  591.   memory it will give you a big push in performance and suggests that
  592.   people who have experienced little gains with smart controllers just
  593.   have not used a sufficiently intelligent caching controller.
  594.  
  595.   3.7.  Multi Channel Systems
  596.  
  597.   In order to increase throughput it is necessary to identify the most
  598.   significant bottlenecks and then eliminate them. In some systems, in
  599.   particular where there are a great number of drives connected, it is
  600.   advantageous to use several controllers working in parallel, both for
  601.   SCSI host adapters as well as IDE controllers which usually have 2
  602.   channels built in. Linux supports this.
  603.  
  604.   Some RAID controllers feature 2 or 3 channels and it pays to spread
  605.   the disk load across all channels. In other words, if you have two
  606.   SCSI drives you want to RAID and a two channel controller, you should
  607.   put each drive on separate channels.
  608.  
  609.   3.8.  Multi Board Systems
  610.  
  611.   In addition to having both a SCSI and an IDE in the same machine it is
  612.   also possible to have more than one SCSI controller. Check the SCSI-
  613.   HOWTO on what controllers you can combine. Also you will most likely
  614.   have to tell the kernel it should probe for more than just a single
  615.   SCSI or a single IDE controller. This is done using kernel parameters
  616.   when booting, for instance using LILO.  Check the HOWTOs for SCSI and
  617.   LILO for how to do this.
  618.  
  619.   3.9.  Speed Comparison
  620.  
  621.   The following tables are given just to indicate what speeds are
  622.   possible but remember that these are the theoretical maximum speeds.
  623.   All transfer rates are in MB per second and bus widths are measured in
  624.   bits.
  625.  
  626.   3.9.1.  Controllers
  627.  
  628.        IDE             :       8.3 - 16.7
  629.        Ultra-ATA       :       33
  630.  
  631.        SCSI            :
  632.                                Bus width (bits)
  633.  
  634.        Bus Speed (MHz)         |        8      16      32
  635.        --------------------------------------------------
  636.         5                      |        5      10      20
  637.        10  (fast)              |       10      20      40
  638.        20  (fast-20 / ultra)   |       20      40      80
  639.        40  (fast-40 / ultra-2) |       40      80      --
  640.        --------------------------------------------------
  641.  
  642.   3.9.2.  Bus types
  643.  
  644.        ISA             :       8-12
  645.        EISA            :       33
  646.        VESA            :       40    (Sometimes tuned to 50)
  647.  
  648.        PCI
  649.                                Bus width (bits)
  650.  
  651.        Bus Speed (MHz)         |       32      64
  652.        --------------------------------------------------
  653.        33                      |       132     264
  654.        66                      |       264     528
  655.        --------------------------------------------------
  656.  
  657.   3.10.  Benchmarking
  658.  
  659.   This is a very, very difficult topic and I will only make a few
  660.   cautious comments about this minefield. First of all, it is more
  661.   difficult to make comparable benchmarks that have any actual meaning.
  662.   This, however, does not stop people from trying...
  663.  
  664.   Instead one can use benchmarking to diagnose your own system, to check
  665.   it is going as fast as it should, that is, not slowing down.  Also you
  666.   would expect a significant increase when switching from a simple file
  667.   system to RAID, so a lack of performance gain will tell you something
  668.   is wrong.
  669.  
  670.   When you try to benchmark you should not hack up your own, instead
  671.   look up iozone and bonnie and read the documentation very carefully.
  672.   More information about this is coming soon.
  673.  
  674.   3.11.  Comparisons
  675.  
  676.   SCSI offers more performance than EIDE but at a price.  Termination is
  677.   more complex but expansion not too difficult.  Having more than 4 (or
  678.   in some cases 2) IDE drives can be complicated, with wide SCSI you can
  679.   have up to 15 per adapter.  Some SCSI host adapters have several
  680.   channels thereby multiplying the number of possible drives even
  681.   further.
  682.  
  683.   RLL and MFM is in general too old, slow and unreliable to be of much
  684.   use.
  685.  
  686.   3.12.  Future Development
  687.  
  688.   SCSI-3 is under way and will hopefully be released soon. Faster
  689.   devices are already being announced, most recently an 80 MB/s monster
  690.   specification has been proposed.  This is based around the ultra-2
  691.   standard (which used a 40MHz clock) combined with a 16 bit cable.
  692.  
  693.   Some manufacturers already announce SCSI-3 devices but this is
  694.   currently rather premature as the standard is not yet firm. As the
  695.   transfer speeds increase the saturation point of the PCI bus is
  696.   getting closer. Currently the 64 bit version has a limit of 264 MB/s.
  697.   The PCI transfer rate will in the future be increased from the current
  698.   33MHz to 66MHz, thereby increasing the limit to 528 MB/s.
  699.  
  700.   Another trend is for larger and larger drives. I hear it is possible
  701.   to get 55 GB on a single drive though this is rather expensive.
  702.   Currently the optimum storage for your money is about 6.4 GB but also
  703.   this is continuously increasing. The introduction of DVD will in the
  704.   near future have a big impact, with nearly 20 GB on a single disk you
  705.   can have a complete copy of even major FTP sites from around the
  706.   world. The only thing we can be reasonably sure about the future is
  707.   that even if it won't get any better, it will definitely be bigger.
  708.  
  709.   Addendum: soon after I first wrote this I read that the maximum useful
  710.   speed for a CD-ROM was 20x as mechanical stability would be too great
  711.   a problem at these speeds. About one month after that again the first
  712.   commercial 24x CD-ROMs were available...
  713.  
  714.   3.13.  Recommendations
  715.  
  716.   My personal view is that EIDE is the best way to start out on your
  717.   system, especially if you intend to use DOS as well on your machine.
  718.   If you plan to expand your system over many years or use it as a
  719.   server I would strongly recommend you get SCSI drives. Currently wide
  720.   SCSI is a little more expensive. You are generally more likely to get
  721.   more for your money with standard width SCSI. There is also
  722.   differential versions of the SCSI bus which increases maximum length
  723.   of the cable. The price increase is even more substantial and cannot
  724.   therefore be recommended for normal users.
  725.  
  726.   In addition to disk drives you can also connect some types of scanners
  727.   and printers and even networks to a SCSI bus.
  728.  
  729.   Also keep in mind that as you expand your system you will draw ever
  730.   more power, so make sure your power supply is rated for the job and
  731.   that you have sufficient cooling. Many SCSI drives offer the option of
  732.   sequential spin-up which is a good idea for large systems.  See also
  733.   the point on ``Power and Heating''.
  734.  
  735.   4.  Considerations
  736.  
  737.   The starting point in this will be to consider where you are and what
  738.   you want to do. The typical home system starts out with existing
  739.   hardware and the newly converted Linux user will want to get the most
  740.   out of existing hardware. Someone setting up a new system for a
  741.   specific purpose (such as an Internet provider) will instead have to
  742.   consider what the goal is and buy accordingly. Being ambitious I will
  743.   try to cover the entire range.
  744.  
  745.   Various purposes will also have different requirements regarding file
  746.   system placement on the drives, a large multiuser machine would
  747.   probably be best off with the /home directory on a separate disk, just
  748.   to give an example.
  749.  
  750.   In general, for performance it is advantageous to split most things
  751.   over as many disks as possible but there is a limited number of
  752.   devices that can live on a SCSI bus and cost is naturally also a
  753.   factor. Equally important, file system maintenance becomes more
  754.   complicated as the number of partitions and physical drives increases.
  755.  
  756.   4.1.  File system features
  757.  
  758.   The various parts of FSSTND have different requirements regarding
  759.   speed, reliability and size, for instance losing root is a pain but
  760.   can easily be recovered. Losing /var/spool/mail is a rather different
  761.   issue. Here is a quick summary of some essential parts and their
  762.   properties and requirements. Note that this is just a guide, there can
  763.   be binaries in etc and lib directories, libraries in bin directories
  764.   and so on.
  765.  
  766.   4.1.1.  Swap
  767.  
  768.      Speed
  769.         Maximum! Though if you rely too much on swap you should consider
  770.         buying some more RAM. Note, however, that on many PC
  771.         motherboards the cache will not work on RAM above 128 MB.
  772.  
  773.      Size
  774.         Similar as for RAM. Quick and dirty algorithm: just as for tea:
  775.         16 MB for the machine and 2 MB for each user. Smallest kernel
  776.         run in 1 MB but is tight, use 4 MB for general work and light
  777.         applications, 8 MB for X11 or GCC or 16 MB to be comfortable.
  778.         (The author is known to brew a rather powerful cuppa tea...)
  779.  
  780.         Some suggest that swap space should be 1-2 times the size of the
  781.         RAM, pointing out that the locality of the programs determines
  782.         how effective your added swap space is. Note that using the same
  783.         algorithm as for 4BSD is slightly incorrect as Linux does not
  784.         allocate space for pages in core.
  785.  
  786.         Also remember to take into account the type of programs you use.
  787.         Some programs that have large working sets, such as finite
  788.         element modeling (FEM) have huge data structures loaded in RAM
  789.         rather than working explicitly on disk files. Data and computing
  790.         intensive programs like this will cause excessive swapping if
  791.         you have less RAM than the requirements.
  792.  
  793.         Other types of programs can lock their pages into RAM. This can
  794.         be for security reasons, preventing copies of data reaching a
  795.         swap device or for performance reasons such as in a real time
  796.         module. Either way, locking pages reduces the remaining amount
  797.         of swappable memory and can cause the system to swap earlier
  798.         then otherwise expected.
  799.  
  800.         In man 8 mkswap it is explained that each swap partition can be
  801.         a maximum of just under 128 MB in size.
  802.  
  803.      Reliability
  804.         Medium. When it fails you know it pretty quickly and failure
  805.         will cost you some lost work. You save often, don't you?
  806.  
  807.      Note 1
  808.         Linux offers the possibility of interleaved swapping across
  809.         multiple devices, a feature that can gain you much. Check out
  810.         "man 8 swapon" for more details. However, software raiding swap
  811.         across multiple devices adds more overheads than you gain.
  812.  
  813.         Thus the /etc/fstab file might look like this:
  814.  
  815.      /dev/sda1       swap            swap    pri=1           0       0
  816.      /dev/sdc1       swap            swap    pri=1           0       0
  817.  
  818.      Remember that the fstab file is very sensitive to the formatting
  819.      used, read the man page carefully and do not just cut and paste the
  820.      lines above.
  821.  
  822.      Note 2
  823.         Some people use a RAM disk for swapping or some other file
  824.         systems. However, unless you have some very unusual requirements
  825.         or setups you are unlikely to gain much from this as this cuts
  826.         into the memory available for caching and buffering.
  827.  
  828.   4.1.2.  Temporary storage (/tmp and /var/tmp)
  829.  
  830.      Speed
  831.         Very high. On a separate disk/partition this will reduce
  832.         fragmentation generally, though ext2fs handles fragmentation
  833.         rather well.
  834.  
  835.      Size
  836.         Hard to tell, small systems are easy to run with just a few MB
  837.         but these are notorious hiding places for stashing files away
  838.         from prying eyes and quota enforcements and can grow without
  839.         control on larger machines. Suggested: small home machine: 8 MB,
  840.         large home machine: 32 MB, small server: 128 MB, and large
  841.         machines up to 500 MB (The machine used by the author at work
  842.         has 1100 users and a 300 MB /tmp directory). Keep an eye on
  843.         these directories, not only for hidden files but also for old
  844.         files. Also be prepared that these partitions might be the first
  845.         reason you might have to resize your partitions.
  846.  
  847.      Reliability
  848.         Low. Often programs will warn or fail gracefully when these
  849.         areas fail or are filled up. Random file errors will of course
  850.         be more serious, no matter what file area this is.
  851.  
  852.      Files
  853.         Mostly short files but there can be a huge number of them.
  854.         Normally programs delete their old tmp files but if somehow an
  855.         interruption occurs they could survive. Many distributions have
  856.         a policy regarding cleaning out tmp files at boot time, you
  857.         might want to check out what your setup is.
  858.  
  859.      Note
  860.         In FSSTND there is a note about putting /tmp on RAM disk. This,
  861.         however, is not recommended for the same reasons as stated for
  862.         swap. Also, as noted earlier, do not use flash RAM drives for
  863.         these directories. One should also keep in mind that some
  864.         systems are set to automatically clean tmp areas on rebooting.
  865.  
  866.   (* That was 50 lines, I am home and dry! *)
  867.  
  868.   4.1.3.  Spool areas (/var/spool/news and /var/spool/mail)
  869.  
  870.      Speed
  871.         High, especially on large news servers. News transfer and
  872.         expiring are disk intensive and will benefit from fast drives.
  873.         Print spools: low. Consider RAID0 for news.
  874.  
  875.      Size
  876.         For news/mail servers: whatever you can afford. For single user
  877.         systems a few MB will be sufficient if you read continuously.
  878.         Joining a list server and taking a holiday is, on the other
  879.         hand, not a good idea.  (Again the machine I use at work has 100
  880.         MB reserved for the entire /var/spool)
  881.  
  882.      Reliability
  883.         Mail: very high, news: medium, print spool: low. If your mail is
  884.         very important (isn't it always?) consider RAID for reliability.
  885.  
  886.      Files
  887.         Usually a huge number of files that are around a few KB in size.
  888.         Files in the print spool can on the other hand be few but quite
  889.         sizable.
  890.  
  891.      Note
  892.         Some of the news documentation suggests putting all the
  893.         .overview files on a drive separate from the news files, check
  894.         out all news FAQs for more information.
  895.  
  896.   4.1.4.  Home directories (/home)
  897.  
  898.      Speed
  899.         Medium. Although many programs use /tmp for temporary storage,
  900.         others such as some news readers frequently update files in the
  901.         home directory which can be noticeable on large multiuser
  902.         systems. For small systems this is not a critical issue.
  903.  
  904.      Size
  905.         Tricky! On some systems people pay for storage so this is
  906.         usually then a question of finance. Large systems such as
  907.         nyx.net <http://www.nyx.net/> (which is a free Internet service
  908.         with mail, news and WWW services) run successfully with a
  909.         suggested limit of 100 KB per user and 300 KB as enforced
  910.         maximum. Commercial ISPs offer typically about 5 MB in their
  911.         standard subscription packages.
  912.  
  913.         If however you are writing books or are doing design work the
  914.         requirements balloon quickly.
  915.  
  916.      Reliability
  917.         Variable. Losing /home on a single user machine is annoying but
  918.         when 2000 users call you to tell you their home directories are
  919.         gone it is more than just annoying. For some their livelihood
  920.         relies on what is here. You do regular backups of course?
  921.  
  922.      Files
  923.         Equally tricky. The minimum setup for a single user tends to be
  924.         a dozen files, 0.5 - 5 KB in size. Project related files can be
  925.         huge though.
  926.  
  927.      Note1
  928.         You might consider RAID for either speed or reliability. If you
  929.         want extremely high speed and reliability you might be looking
  930.         at other operating system and hardware platforms anyway.  (Fault
  931.         tolerance etc.)
  932.  
  933.      Note2
  934.         Web browsers often use a local cache to speed up browsing and
  935.         this cache can take up a substantial amount of space and cause
  936.         much disk activity. There are many ways of avoiding this kind of
  937.         performance hits, for more information see the sections on
  938.         ``Home Directories'' and ``WWW''.
  939.  
  940.      Note3
  941.         Users often tend to use up all available space on the /home
  942.         partition. The Linux Quota subsystem is capable of limiting the
  943.         number of blocks and the number of inode a single user ID can
  944.         allocate on a per-filesystem basis. See the Linux Quota mini-
  945.         HOWTO <http://sunsite.unc.edu/LDP/mini> by Albert M.C. Tam
  946.         <mailto:bertie (at) scn.org> for details on setup.
  947.  
  948.   4.1.5.  Main binaries ( /usr/bin and /usr/local/bin)
  949.  
  950.      Speed
  951.         Low. Often data is bigger than the programs which are demand
  952.         loaded anyway so this is not speed critical. Witness the
  953.         successes of live file systems on CD ROM.
  954.  
  955.      Size
  956.         The sky is the limit but 200 MB should give you most of what you
  957.         want for a comprehensive system. A big system, for software
  958.         development or a multi purpose server should perhaps reserve 500
  959.         MB both for installation and for growth.
  960.  
  961.      Reliability
  962.         Low. This is usually mounted under root where all the essentials
  963.         are collected. Nevertheless losing all the binaries is a pain...
  964.  
  965.      Files
  966.         Variable but usually of the order of 10 - 100 kB.
  967.  
  968.   4.1.6.  Libraries ( /usr/lib and /usr/local/lib)
  969.  
  970.      Speed
  971.         Medium. These are large chunks of data loaded often, ranging
  972.         from object files to fonts, all susceptible to bloating. Often
  973.         these are also loaded in their entirety and speed is of some use
  974.         here.
  975.  
  976.      Size
  977.         Variable. This is for instance where word processors store their
  978.         immense font files. The few that have given me feedback on this
  979.         report about 70 MB in their various lib directories.  A rather
  980.         complete Debian 1.2 installation can take as much as 250 MB
  981.         which can be taken as an realistic upper limit.  The following
  982.         ones are some of the largest disk space consumers: GCC, Emacs,
  983.         TeX/LaTeX, X11 and perl.
  984.  
  985.      Reliability
  986.         Low. See point ``Main binaries''.
  987.  
  988.      Files
  989.         Usually large with many of the order of 100 kB in size.
  990.  
  991.      Note
  992.         For historical reasons some programs keep executables in the lib
  993.         areas. One example is GCC which have some huge binaries in the
  994.         /usr/lib/gcc/lib hierarchy.
  995.  
  996.   4.1.7.  Root
  997.  
  998.      Speed
  999.         Quite low: only the bare minimum is here, much of which is only
  1000.         run at startup time.
  1001.  
  1002.      Size
  1003.         Relatively small. However it is a good idea to keep some
  1004.         essential rescue files and utilities on the root partition and
  1005.         some keep several kernel versions. Feedback suggests about 20 MB
  1006.         would be sufficient.
  1007.  
  1008.      Reliability
  1009.         High. A failure here will possibly cause a fair bit of grief and
  1010.         you might end up spending some time rescuing your boot
  1011.         partition. With some practice you can of course do this in an
  1012.         hour or so, but I would think if you have some practice doing
  1013.         this you are also doing something wrong.
  1014.  
  1015.         Naturally you do have a rescue disk? Of course this is updated
  1016.         since you did your initial installation? There are many ready
  1017.         made rescue disks as well as rescue disk creation tools you
  1018.         might find valuable.  Presumably investing some time in this
  1019.         saves you from becoming a root rescue expert.
  1020.  
  1021.      Note 1
  1022.         If you have plenty of drives you might consider putting a spare
  1023.         emergency boot partition on a separate physical drive. It will
  1024.         cost you a little bit of space but if your setup is huge the
  1025.         time saved, should something fail, will be well worth the extra
  1026.         space.
  1027.  
  1028.      Note 2
  1029.         For simplicity and also in case of emergencies it is not
  1030.         advisable to put the root partition on a RAID level 0 system.
  1031.         Also if you use RAID for your boot partition you have to
  1032.         remember to have the md option turned on for your emergency
  1033.         kernel.
  1034.  
  1035.   4.1.8.  DOS etc.
  1036.  
  1037.   At the danger of sounding heretical I have included this little
  1038.   section about something many reading this document have strong
  1039.   feelings about.  Unfortunately many hardware items come with setup and
  1040.   maintenance tools based around those systems, so here goes.
  1041.  
  1042.      Speed
  1043.         Very low. The systems in question are not famed for speed so
  1044.         there is little point in using prime quality drives.
  1045.         Multitasking or multi-threading are not available so the command
  1046.         queueing facility found in SCSI drives will not be taken
  1047.         advantage of. If you have an old IDE drive it should be good
  1048.         enough. The exception is to some degree Win95 and more notably
  1049.         NT which have multi-threading support which should theoretically
  1050.         be able to take advantage of the more advanced features offered
  1051.         by SCSI devices.
  1052.  
  1053.      Size
  1054.         The company behind these operating systems is not famed for
  1055.         writing tight code so you have to be prepared to spend a few
  1056.         tens of MB depending on what version you install of the OS or
  1057.         Windows. With an old version of DOS or Windows you might fit it
  1058.         all in on 50 MB.
  1059.  
  1060.      Reliability
  1061.         Ha-ha. As the chain is no stronger than the weakest link you can
  1062.         use any old drive. Since the OS is more likely to scramble
  1063.         itself than the drive is likely to self destruct you will soon
  1064.         learn the importance of keeping backups here.
  1065.  
  1066.         Put another way: "Your mission, should you choose to accept it,
  1067.         is to keep this partition working. The warranty will self
  1068.         destruct in 10 seconds..."
  1069.  
  1070.         Recently I was asked to justify my claims here. First of all I
  1071.         am not calling DOS and Windows sorry excuses for operating
  1072.         systems. Secondly there are various legal issues to be taken
  1073.         into account. Saying there is a connection between the last two
  1074.         sentences are merely the ravings of the paranoid. Surely.
  1075.         Instead I shall offer the esteemed reader a few key words: DOS
  1076.         4.0, DOS 6.x and various drive compression tools that shall
  1077.         remain nameless.
  1078.  
  1079.   4.2.  Explanation of terms
  1080.  
  1081.   Naturally the faster the better but often the happy installer of Linux
  1082.   has several disks of varying speed and reliability so even though this
  1083.   document describes performance as 'fast' and 'slow' it is just a rough
  1084.   guide since no finer granularity is feasible. Even so there are a few
  1085.   details that should be kept in mind:
  1086.  
  1087.   4.2.1.  Speed
  1088.  
  1089.   This is really a rather woolly mix of several terms: CPU load,
  1090.   transfer setup overhead, disk seek time and transfer rate. It is in
  1091.   the very nature of tuning that there is no fixed optimum, and in most
  1092.   cases price is the dictating factor. CPU load is only significant for
  1093.   IDE systems where the CPU does the transfer itself but is generally
  1094.   low for SCSI, see SCSI documentation for actual numbers. Disk seek
  1095.   time is also small, usually in the millisecond range. This however is
  1096.   not a problem if you use command queueing on SCSI where you then
  1097.   overlap commands keeping the bus busy all the time. News spools are a
  1098.   special case consisting of a huge number of normally small files so in
  1099.   this case seek time can become more significant.
  1100.  
  1101.   There are two main parameters that are of interest here:
  1102.  
  1103.      Seek
  1104.         is usually specified in the average time take for the read/write
  1105.         head to seek from one track to another. This parameter is
  1106.         important when dealing with a large number of small files such
  1107.         as found in spool files.  There is also the extra seek delay
  1108.         before the desired sector rotates into position under the head.
  1109.         This delay is dependent on the angular velocity of the drive
  1110.         which is why this parameter quite often is quoted for a drive.
  1111.         Common values are 4500, 5400 and 7200 rpm (rotations per
  1112.         minute). Higher rpm reduces the seek time but at a substantial
  1113.         cost.  Also drives working at 7200 rpm have been known to be
  1114.         noisy and to generate a lot of heat, a factor that should be
  1115.         kept in mind if you are building a large array or "disk farm".
  1116.         Very recently drives working at 10000 rpm has entered the market
  1117.         and here the cooling requirements are even stricter and minimum
  1118.         figures for air flow are given.
  1119.  
  1120.      Transfer
  1121.         is usually specified in megabytes per second.  This parameter is
  1122.         important when handling large files that have to be transferred.
  1123.         Library files, dictionaries and image files are examples of
  1124.         this. Drives featuring a high rotation speed also normally have
  1125.         fast transfers as transfer speed is proportional to angular
  1126.         velocity for the same sector density.
  1127.  
  1128.   It is therefore important to read the specifications for the drives
  1129.   very carefully, and note that the maximum transfer speed quite often
  1130.   is quoted for transfers out of the on board cache (burst speed) and
  1131.   not directly from the platter (sustained speed).  See also section on
  1132.   ``Power and Heating''.
  1133.  
  1134.   4.2.2.  Reliability
  1135.  
  1136.   Naturally no-one would want low reliability disks but one might be
  1137.   better off regarding old disks as unreliable. Also for RAID purposes
  1138.   (See the relevant information) it is suggested to use a mixed set of
  1139.   disks so that simultaneous disk crashes become less likely.
  1140.  
  1141.   So far I have had only one report of total file system failure but
  1142.   here unstable hardware seemed to be the cause of the problems.
  1143.  
  1144.   4.2.3.  Files
  1145.  
  1146.   The average file size is important in order to decide the most
  1147.   suitable drive parameters. A large number of small files makes the
  1148.   average seek time important whereas for big files the transfer speed
  1149.   is more important.  The command queueing in SCSI devices is very handy
  1150.   for handling large numbers of small files, but for transfer EIDE is
  1151.   not too far behind SCSI and normally much cheaper than SCSI.
  1152.  
  1153.   4.3.  Technologies
  1154.  
  1155.   In order to decide how to get the most of your devices you need to
  1156.   know what technologies are available and their implications. As always
  1157.   there can be some tradeoffs with respect to speed, reliability, power,
  1158.   flexibility, ease of use and complexity.
  1159.  
  1160.   4.3.1.  RAID
  1161.  
  1162.   This is a method of increasing reliability, speed or both by using
  1163.   multiple disks in parallel thereby decreasing access time and
  1164.   increasing transfer speed. A checksum or mirroring system can be used
  1165.   to increase reliability.  Large servers can take advantage of such a
  1166.   setup but it might be overkill for a single user system unless you
  1167.   already have a large number of disks available. See other documents
  1168.   and FAQs for more information.
  1169.  
  1170.   For Linux one can set up a RAID system using either software (the md
  1171.   module in the kernel), a Linux compatible controller card (PCI-to-
  1172.   SCSI) or a SCSI-to-SCSI controller. Check the documentation for what
  1173.   controllers can be used. A hardware solution is usually faster, and
  1174.   perhaps also safer, but comes at a significant cost.
  1175.  
  1176.   SCSI-to-SCSI controllers are usually implemented as complete cabinets
  1177.   with drives and a controller that connects to the computer with a
  1178.   second SCSI bus. This makes the entire cabinet of drives look like a
  1179.   single large, fast SCSI drive and requires no special RAID driver. The
  1180.   disadvantage is that the SCSI bus connecting the cabinet to the
  1181.   computer becomes a bottleneck.
  1182.  
  1183.   PCI-to-SCSI are as the name suggests, connected to the high speed PCI
  1184.   bus and is therefore not suffering from the same bottleneck as the
  1185.   SCSI-to-SCSI controllers. These controllers require special drivers
  1186.   but you also get the means of controlling the RAID configuration over
  1187.   the network which simplifies management.
  1188.  
  1189.   Currently the only supported SCSI RAID controller cards are the
  1190.   SmartCache I/III/IV and SmartRAID I/III/IV controller families from
  1191.   DPT. These controllers are supported by the EATA-DMA driver in the
  1192.   standard kernel. This company also has an informative home page
  1193.   <http://www.dpt.com> which also describes various general aspects of
  1194.   RAID and SCSI in addition to the product related information.
  1195.  
  1196.   More information from  the author of the DPT controller drivers (EATA*
  1197.   drivers) can be found at his pages on SCSI <http://www.uni-
  1198.   mainz.de/~neuffer/scsi> and DPT <http://www.uni-
  1199.   mainz.de/~neuffer/scsi/dpt>.
  1200.  
  1201.   SCSI-to-SCSI-controllers are small computers themselves, often with a
  1202.   substantial amount of cache RAM. To the host system they mask
  1203.   themselves as a gigantic, fast and reliable SCSI disk whereas to their
  1204.   disks they look like the computer's SCSI host adapter. Some of these
  1205.   controllers have the option to talk to multiple hosts simultaneously.
  1206.   Since these controllers look to the host as a normal, albeit large
  1207.   SCSI drive they need no special support from the host system. Usually
  1208.   they are configured via the front panel or with a vt100 terminal
  1209.   emulator connected to their on-board serial interface.
  1210.   Very recently I have heard that Syred also makes SCSI-to-SCSI
  1211.   controllers that are supported under Linux. I have no more information
  1212.   about this yet but will come back with more information soon. In the
  1213.   mean time check out their home <http://www.syred.com> pages for more
  1214.   information.
  1215.  
  1216.   RAID comes in many levels and flavours which I will give a brief
  1217.   overview of this here. Much has been written about it and the
  1218.   interested reader is recommended to read more about this in the RAID
  1219.   FAQ.
  1220.  
  1221.   ╖  RAID 0 is not redundant at all but offers the best throughput of
  1222.      all levels here. Data is striped across a number of drives so read
  1223.      and write operations take place in parallel across all drives. On
  1224.      the other hand if a single drive fail then everything is lost. Did
  1225.      I mention backups?
  1226.  
  1227.   ╖  RAID 1 is the most primitive method of obtaining redundancy by
  1228.      duplicating data across all drives. Naturally this is massively
  1229.      wasteful but you get one substantial advantage which is fast
  1230.      access.  The drive that access the data first wins. Transfers are
  1231.      not any faster than for a single drive, even though you might get
  1232.      some faster read transfers by using one track reading per drive.
  1233.  
  1234.      Also if you have only 2 drives this is the only method of achieving
  1235.      redundancy.
  1236.  
  1237.   ╖  RAID 2 and 4 are not so common and are not covered here.
  1238.  
  1239.   ╖  RAID 3 uses a number of disks (at least 2) to store data in a
  1240.      striped RAID 0 fashion. It also uses an additional redundancy disk
  1241.      to store the XOR sum of the data from the data disks. Should the
  1242.      redundancy disk fail, the system can continue to operate as if
  1243.      nothing happened. Should any single data disk fail the system can
  1244.      compute the data on this disk from the information on the
  1245.      redundancy disk and all remaining disks. Any double fault will
  1246.      bring the whole RAID set off-line.
  1247.  
  1248.      RAID 3 makes sense only with at least 2 data disks (3 disks
  1249.      including the redundancy disk). Theoretically there is no limit for
  1250.      the number of disks in the set, but the probability of a fault
  1251.      increases with the number of disks in the RAID set. Usually the
  1252.      upper limit is 5 to 7 disks in a single RAID set.
  1253.  
  1254.      Since RAID 3 stores all redundancy information on a dedicated disk
  1255.      and since this information has to be updated whenever a write to
  1256.      any data disk occurs, the overall write speed of a RAID 3 set is
  1257.      limited by the write speed of the redundancy disk. This, too, is a
  1258.      limit for the number of disks in a RAID set. The overall read speed
  1259.      of a RAID 3 set with all data disks up and running is that of a
  1260.      RAID 0 set with that number of data disks. If the set has to
  1261.      reconstruct data stored on a failed disk from redundant
  1262.      information, the performance will be severely limited: All disks in
  1263.      the set have to be read and XOR-ed to compute the missing
  1264.      information.
  1265.  
  1266.   ╖  RAID 5 is just like RAID 3, but the redundancy information is
  1267.      spread on all disks of the RAID set. This improves write
  1268.      performance, because load is distributed more evenly between all
  1269.      available disks.
  1270.  
  1271.   There are also hybrids available based on RAID 1 and one other level.
  1272.   Many combinations are possible but I have only seen a few referred to.
  1273.   These are more complex than the above mentioned RAID levels.
  1274.  
  1275.   RAID 0/1 combines striping with duplication which gives very high
  1276.   transfers combined with fast seeks as well as redundancy. The
  1277.   disadvantage is high disk consumption as well as the above mentioned
  1278.   complexity.
  1279.  
  1280.   RAID 1/5 combines the speed and redundancy benefits of RAID5 with the
  1281.   fast seek of RAID1. Redundancy is improved compared to RAID 0/1 but
  1282.   disk consumption is still substantial. Implementing such a system
  1283.   would involve typically more than 6 drives, perhaps even several
  1284.   controllers or SCSI channels.
  1285.  
  1286.   4.3.2.  AFS, Veritas and Other Volume Management Systems
  1287.  
  1288.   Although multiple partitions and disks have the advantage of making
  1289.   for more space and higher speed and reliability there is a significant
  1290.   snag: if for instance the /tmp partition is full you are in trouble
  1291.   even if the news spool is empty, as it is not easy to retransfer
  1292.   quotas across partitions. Volume management is a system that does just
  1293.   this and AFS and Veritas are two of the best known examples. Some also
  1294.   offer other file systems like log file systems and others optimised
  1295.   for reliability or speed. Note that Veritas is not available (yet) for
  1296.   Linux and it is not certain they can sell kernel modules without
  1297.   providing source for their proprietary code, this is just mentioned
  1298.   for information on what is out there. Still, you can check their home
  1299.   page <http://www.veritas.com> to see how such systems function.
  1300.  
  1301.   Derek Atkins, of MIT, ported AFS to Linux and has also set up the
  1302.   Linux AFS mailing List for this which is open to the public.  Requests
  1303.   to join the list should go to Request and finally bug reports should
  1304.   be directed to Bug Reports.
  1305.  
  1306.   Important: as AFS uses encryption it is restricted software and cannot
  1307.   easily be exported from the US. AFS is now sold by Transarc and they
  1308.   have set up a www site. The directory structure there has been
  1309.   reorganized recently so I cannot give a more accurate URL than just
  1310.   the Transarc Home Page <http://www.transarc.com> which lands you in
  1311.   the root of the web site. There you can also find much general
  1312.   information as well as a FAQ.
  1313.  
  1314.   The is now also development based on the last free sources of AFS.
  1315.  
  1316.   Volume management is for the time being an area where Linux is
  1317.   lacking.  Someone has recently started a virtual partition system
  1318.   project that will reimplement many of the volume management functions
  1319.   found in IBM's AIX system.
  1320.  
  1321.   4.3.3.  Linux md Kernel Patch
  1322.  
  1323.   There is however one kernel project that attempts to do some of this,
  1324.   md, which has been part of the kernel distributions since 1.3.69.
  1325.   Currently providing spanning and RAID it is still in early development
  1326.   and people are reporting varying degrees of success as well as total
  1327.   wipe out. Use with caution.
  1328.  
  1329.   Currently it offers linear mode and RAID levels 0,1,4,5; all in
  1330.   various stages of development and reliability with linear mode and
  1331.   RAID levels 0 and 1 being the most stable.  It is also possible to
  1332.   stack some levels, for instance mirroring (RAID 1) two pairs of
  1333.   drives, each pair set up as striped disks (RAID 0), which offers the
  1334.   speed of RAID 0 combined with the reliability of RAID 1.
  1335.  
  1336.   Think very carefully what drives you combine so you can operate all
  1337.   drives in parallel, which gives you better performance and less wear.
  1338.   Read more about this in the documentation that comes with md.
  1339.  
  1340.   4.3.4.  General File System Consideration
  1341.  
  1342.   In the Linux world ext2fs is well established as a general purpose
  1343.   system.  Still for some purposes others can be a better choice. News
  1344.   spools lend themselves to a log file based system whereas high
  1345.   reliability data might need other formats. This is a hotly debated
  1346.   topic and there are currently few choices available but work is
  1347.   underway. Log file systems also have the advantage of very fast file
  1348.   checking. Mail servers in the 100 GB class can suffer file checks
  1349.   taking several days before becoming operational after rebooting.
  1350.  
  1351.   The Minix file system is the oldest one, used in some rescue disk
  1352.   systems but otherwise very little used these days. At one time the
  1353.   Xiafs was a strong contender to the standard for Linux but seems to
  1354.   have fallen behind these days.
  1355.  
  1356.   Adam Richter from Yggdrasil posted recently that they have been
  1357.   working on a compressed log file based system but that this project is
  1358.   currently on hold. Nevertheless a non-working version is available on
  1359.   their FTP server. Check out the Yggdrasil ftp server
  1360.   <ftp://ftp.yggdrasil.com/private/adam> where special patched versions
  1361.   of the kernel can be found.  Hopefully this will be rolled into the
  1362.   mainstream kernel in the near future.
  1363.  
  1364.   As of July, 23th 1997 Hans Reiser <mailto:reiser (at) RICOCHET.NET>
  1365.   has put up the source to his tree based reiserfs
  1366.   <http://idiom.com/~beverly/reiserfs.html> on the web. While his
  1367.   filesystem has some very interesting features and is much faster than
  1368.   ext2fs, it is still very experimental and difficult to integrate with
  1369.   the standard kernel. Expect some interesting developments in the
  1370.   future - this is different from your "average log based file system
  1371.   for Linux" project, because Hans already has working code.
  1372.  
  1373.   There is room for access control lists (ACL) and other unimplemented
  1374.   features in the existing ext2fs, stay tuned for future updates.
  1375.  
  1376.   There is also an encrypted file system available but again as this is
  1377.   under export control from the US, make sure you get it from a legal
  1378.   place.
  1379.  
  1380.   File systems is an active field of academic and industrial research
  1381.   and development, the results of which are quite often freely
  1382.   available. Linux has in many cases been a development tool in such
  1383.   activities so you can expect a lot of continuous work in this field,
  1384.   stay tuned for the latest development.
  1385.  
  1386.   4.3.5.  CD-ROM File Systems
  1387.  
  1388.   There has been a number of file systems available for use on CD-ROM
  1389.   systems and one of the earliest one was the High Sierra format,
  1390.   supposedly named after the hotel where the final agreement took place.
  1391.   This was the precursor to the ISO 9660 format which is supported by
  1392.   Linux.  Later there were the Rock Ridge extensions which added file
  1393.   system features such as long filenames, permissions and more.
  1394.  
  1395.   The Linux iso9660 file system supports both High Sierra as well as
  1396.   Rock Ridge extensions.
  1397.  
  1398.   However, once again Microsoft decided it should create another
  1399.   standard and their latest effort here is called Joliet and offers some
  1400.   internationalisation features. This is at the time of writing not yet
  1401.   available in the standard kernel releases but exists in beta versions.
  1402.   Hopefully this should soon work its way into the standard kernel.
  1403.  
  1404.   In a recent Usenet News posting hpa (at) transmeta.com (H. Peter
  1405.   Anvin) writes the following the following interesting piece of trivia:
  1406.  
  1407.        Actually, Joliet is a city outside Chicago; best known for being the
  1408.        site of the prison where Elwood was locked up in the movie "Blues
  1409.        Brothers."  Rock Ridge (the UNIX extensions to ISO 9660) is named
  1410.        after the (fictional) town in the movie "Blazing Saddles."
  1411.  
  1412.   4.3.6.  Compression
  1413.  
  1414.   Disk versus file compression is a hotly debated topic especially
  1415.   regarding the added danger of file corruption. Nevertheless there are
  1416.   several options available for the adventurous administrators. These
  1417.   take on many forms, from kernel modules and patches to extra libraries
  1418.   but note that most suffer various forms of limitations such as being
  1419.   read-only. As development takes place at neck breaking speed the specs
  1420.   have undoubtedly changed by the time you read this. As always: check
  1421.   the latest updates yourself. Here only a few references are given.
  1422.  
  1423.   ╖  DouBle features file compression with some limitations.
  1424.  
  1425.   ╖  Zlibc adds transparent on-the-fly decompression of files as they
  1426.      load.
  1427.  
  1428.   ╖  there are many modules available for reading compressed files or
  1429.      partitions that are native to various other operating systems
  1430.      though currently most of these are read-only.
  1431.  
  1432.   ╖  dmsdos (currently in version 0.8.0a) offer many of the compression
  1433.      options available for DOS and Windows. It is not yet complete but
  1434.      work is ongoing and new features added regularly.
  1435.  
  1436.   ╖  e2compr is a package that extends ext2fs with compression
  1437.      capabilities. It is still under testing and will therefore mainly
  1438.      be of interest for kernel hackers but should soon gain stability
  1439.      for wider use.  Check the e2compr homepage
  1440.      <http://netspace.net.au/~reiter/e2compr.html> for more information.
  1441.      I have reports of speed and good stability which is why it is
  1442.      mentioned here.
  1443.  
  1444.   4.3.7.  Other filesystems
  1445.  
  1446.   Also there is the user file system (userfs) that allows FTP based file
  1447.   system and some compression (arcfs) plus fast prototyping and many
  1448.   other features. The docfs is based on this filesystem.
  1449.  
  1450.   Recent kernels feature the loop or loopback device which can be used
  1451.   to put a complete file system within a file. There are some
  1452.   possibilities for using this for making new file systems with
  1453.   compression, tarring, encryption etc.
  1454.  
  1455.   Note that this device is unrelated to the network loopback device.
  1456.  
  1457.   There is a number of other ongoing file system projects, but these are
  1458.   in the experimental stage and fall outside the scope of this HOWTO.
  1459.   4.3.8.  Physical Track Positioning
  1460.  
  1461.   This trick used to be very important when drives were slow and small,
  1462.   and some file systems used to take the varying characteristics into
  1463.   account when placing files. Although higher overall speed, on board
  1464.   drive and controller caches and intelligence has reduced the effect of
  1465.   this.
  1466.  
  1467.   Nevertheless there is still a little to be gained even today.  As we
  1468.   know, "world dominance" is soon within reach but to achieve this
  1469.   "fast" we need to employ all the tricks we can use
  1470.  
  1471.   To understand the strategy we need to recall this near ancient piece
  1472.   of knowledge and the properties of the various track locations.  This
  1473.   is based on the fact that transfer speeds generally increase for
  1474.   tracks further away from the spindle, as well as the fact that it is
  1475.   faster to seek to or from the central tracks than to or from the inner
  1476.   or outer tracks.
  1477.  
  1478.   Most drives use disks running at constant angular velocity but use
  1479.   (fairly) constant data density across all tracks. This means that you
  1480.   will get much higher transfer rates on the outer tracks than on the
  1481.   inner tracks; a characteristics which fits the requirements for large
  1482.   libraries well.
  1483.  
  1484.   Newer disks use a logical geometry mapping which differs from the
  1485.   actual physical mapping which is transparently mapped by the drive
  1486.   itself.  This makes the estimation of the "middle" tracks a little
  1487.   harder.
  1488.  
  1489.   In most cases track 0 is at the outermost track and this is the
  1490.   general assumption most people use. Still, it should be kept in mind
  1491.   that there are no guarantees this is so.
  1492.  
  1493.      Inner
  1494.         tracks are usually slow in transfer, and lying at one end of the
  1495.         seeking position it is also slow to seek to.
  1496.  
  1497.         This is more suitable to the low end directories such as DOS,
  1498.         root and print spools.
  1499.  
  1500.      Middle
  1501.         tracks are on average faster with respect to transfers than
  1502.         inner tracks and being in the middle also on average faster to
  1503.         seek to.
  1504.  
  1505.         This characteristics is ideal for the most demanding parts such
  1506.         as swap, /tmp and /var/tmp.
  1507.  
  1508.      Outer
  1509.         tracks have on average even faster transfer characteristics but
  1510.         like the inner tracks are at the end of the seek so
  1511.         statistically it is equally slow to seek to as the inner tracks.
  1512.  
  1513.         Large files such as libraries would benefit from a place here.
  1514.  
  1515.   Hence seek time reduction can be achieved by positioning frequently
  1516.   accessed tracks in the middle so that the average seek distance and
  1517.   therefore the seek time is short. This can be done either by using
  1518.   fdisk or cfdisk to make a partition on the middle tracks or by first
  1519.   making a file (using dd) equal to half the size of the entire disk
  1520.   before creating the files that are frequently accessed, after which
  1521.   the dummy file can be deleted. Both cases assume starting from an
  1522.   empty disk.
  1523.  
  1524.   The latter trick is suitable for news spools where the empty directory
  1525.   structure can be placed in the middle before putting in the data
  1526.   files.  This also helps reducing fragmentation a little.
  1527.  
  1528.   This little trick can be used both on ordinary drives as well as RAID
  1529.   systems. In the latter case the calculation for centring the tracks
  1530.   will be different, if possible. Consult the latest RAID manual.
  1531.  
  1532.   5.  Other Operating Systems
  1533.  
  1534.   Many Linux users have several operating systems installed, often
  1535.   necessitated by hardware setup systems that run under other operating
  1536.   systems, typically DOS or some flavour of Windows. A small section on
  1537.   how best to deal with this is therefore included here.
  1538.  
  1539.   5.1.  DOS
  1540.  
  1541.   Leaving aside the debate on weather or not DOS qualifies as an
  1542.   operating system one can in general say that it has little
  1543.   sophistication with respect to disk operations. The more important
  1544.   result of this is that there can be severe difficulties in running
  1545.   various versions of DOS on large drives, and you are therefore
  1546.   strongly recommended in reading the Large Drives mini-HOWTO. One
  1547.   effect is that you are often better off placing DOS on low track
  1548.   numbers.
  1549.  
  1550.   Having been designed for small drives it has a rather unsophisticated
  1551.   file system (FAT) which when used on large drives will allocate
  1552.   enormous block sizes. It is also prone to block fragmentation which
  1553.   will after a while cause excessive seeks and slow effective transfers.
  1554.  
  1555.   One solution to this is to use a defragmentation program regularly but
  1556.   it is strongly recommended to back up data and verify the disk before
  1557.   defragmenting. All versions of DOS have chkdsk that can do some disk
  1558.   checking, newer versions also have scandisk which is somewhat better.
  1559.   There are many defragmentation programs available, some versions have
  1560.   one called defrag. Norton Utilities have a large suite of disk tools
  1561.   and there are many others available too.
  1562.  
  1563.   As always there are snags, and this particular snake in our drive
  1564.   paradise is called hidden files. Some vendors started to use these for
  1565.   copy protection schemes and would not take kindly to being moved to a
  1566.   different place on the drive, even if it remained in the same place in
  1567.   the directory structure. The result of this was that newer
  1568.   defragmentation programs will not touch any hidden file, which in turn
  1569.   reduces the effect of defragmentation.
  1570.  
  1571.   Being a single tasking, single threading and single most other things
  1572.   operating system there is very little gains in using multiple drives
  1573.   unless you use a drive controller with built in RAID support of some
  1574.   kind.
  1575.  
  1576.   There are a few utilities called join and subst which can do some
  1577.   multiple drive configuration but there is very little gains for a lot
  1578.   of work. Some of these commands have been removed in newer versions.
  1579.  
  1580.   In the end there is very little you can do, but not all hope is lost.
  1581.   Many programs need fast, temporary storage, and the better behaved
  1582.   ones will look for environment variables called TMPDIR or TEMPDIR
  1583.   which you can set to point to another drive. This is often best done
  1584.   in autoexec.bat.
  1585.  
  1586.   ______________________________________________________________________
  1587.   SET TMPDIR=E:/TMP
  1588.   ______________________________________________________________________
  1589.  
  1590.   Not only will this possibly gain you some speed but also it can reduce
  1591.   fragmentation.
  1592.  
  1593.   There have been reports about difficulties in removing multiple
  1594.   primary partitions using the fdisk program that comes with DOS. Should
  1595.   this happen you can instead use a Linux rescue disk with Linux fdisk
  1596.   to repair the system.
  1597.  
  1598.   5.2.  Windows
  1599.  
  1600.   Most of the above points are valid for Windows too, with the exception
  1601.   of Windows95 which apparently has better disk handling, which will get
  1602.   better performance out of SCSI drives.
  1603.  
  1604.   A useful thing is the introduction of long filenames, to read these
  1605.   from Linux you will need the vfat file system for mounting these
  1606.   partitions.
  1607.  
  1608.   The most important thing is the introduction of the new file system
  1609.   FAT32 which is better suited to large drives. The snag is that there
  1610.   is very little support for this today, not even in NT 4.0 or many
  1611.   drive utility systems. A stable driver for Linux is coming soon but is
  1612.   not yet ready for prime time. Stay tuned for updates.
  1613.  
  1614.   Disk fragmentation is still a problem. Some of this can be avoided by
  1615.   doing a defragmentation immediately before and immediately after
  1616.   installing large programs or systems. I use this scheme at work and
  1617.   have found it to work quite well. Purging unused files and emptying
  1618.   the waste basket first can improve defragmentation further.
  1619.  
  1620.   Windows also use swap drives, redirecting this to another drive can
  1621.   give you some performance gains. There are several mini-HOWTOs telling
  1622.   you how best to share swap space between various operating systems.
  1623.  
  1624.   Very recently someone started a project supporting ext2fs support for
  1625.   Win95 which you can read about at this web site
  1626.   <http://www.globalxs.nl/home/p/pvs/>.
  1627.  
  1628.   The trick of setting TEMPDIR can still be used but not all programs
  1629.   will honour this setting. Some do, though. To get a good overview of
  1630.   the settings in the control files you can run sysedit which will open
  1631.   a number of files for editing, one of which is the autoexec file where
  1632.   you can add the TEMPDIR settings.
  1633.  
  1634.   Much of the temporary files are located in the /windows/temp directory
  1635.   and changing this is more tricky. To achieve this you can use regedit
  1636.   which is rather powerful and quite capable of rendering your system in
  1637.   a state you will not enjoy, or more precisely, in a state much les
  1638.   enjoyable than windows in general.  Registry database error is a
  1639.   message that means seriously bad news.  Also you will see that many
  1640.   programs have their own private temporary directories scattered around
  1641.   the system.
  1642.  
  1643.   Setting the swap file to a separate partition is a better idea and
  1644.   much less risky. Keep in mind that this partition cannot be used for
  1645.   anything else, even if there should appear to be space left there.
  1646.  
  1647.   5.3.  OS/2
  1648.  
  1649.   The only special note here is that you can get a file system driver
  1650.   for OS/2 that can read an ext2fs partition.
  1651.  
  1652.   5.4.  NT
  1653.  
  1654.   This is a more serious system featuring most buzzwords known to
  1655.   marketing.  It is well worth noting that it features software striping
  1656.   and other more sophisticated setups. Check out the drive manager in
  1657.   the control panel.  I do not have easy access to NT, more details on
  1658.   this can take a bit of time.
  1659.  
  1660.   One important snag was recently reported by acahalan at cs.uml.edu :
  1661.   (reformatted from a Usenet News posting)
  1662.  
  1663.   NT DiskManager has a serious bug that can corrupt your disk when you
  1664.   have several (more than one?) extended partitions.  Microsoft provides
  1665.   an emergency fix program at their web site. See the knowledge base
  1666.   <http://www.microsoft.com/kb/> for more.  (This affects Linux users,
  1667.   because Linux users have extra partitions)
  1668.  
  1669.   5.5.  Sun OS
  1670.  
  1671.   There is a little bit of confusion in this area between Sun OS vs.
  1672.   Solaris.  Strictly speaking Solaris is just Sun OS 5.x packaged with
  1673.   Openwindows and a few other things. If you run Solaris, just type
  1674.   uname -a to see your version. Parts of the reason for this confusion
  1675.   is that Sun Microsystems used to use an OS from the BSD family,
  1676.   albeight with a few bits and pieces from elsewhere as well as things
  1677.   made by themselves. This was the situation up to Sun OS 4.x.y when
  1678.   they did a "strategic roadmap decision" and decided to switch over to
  1679.   the official Unix, System V, Release 4 (aka SVR5), and Sun OS 5 was
  1680.   created.  This made a lot of people unhappy. Also this was bundled
  1681.   with other things and marketed under the name Solaris, which currently
  1682.   stands at release 2.6 .
  1683.  
  1684.   5.5.1.  Sun OS 4
  1685.  
  1686.   This is quite familiar to most Linux users. Note however that the file
  1687.   system structure is quite different and does not conform to FSSTND so
  1688.   any planning must be based on the traditional structure. You can get
  1689.   some information by the man page on this: man hier. This is, like most
  1690.   manpages, rather brief but should give you a good start. If you are
  1691.   still confused by the structure it will at least be at a higher level.
  1692.  
  1693.   5.5.2.  Sun OS 5 (aka Solaris)
  1694.  
  1695.   This comes with a snazzy installation system that runs under
  1696.   Openwindows, it will help you in partitioning and formatting the
  1697.   drives before installing the system from CD-ROM. It will also fail if
  1698.   your drive setup is too far out, and as it takes a complete
  1699.   installation run from a full CD-ROM in a 1x only drive this failure
  1700.   will dawn on you after too long time. That is the experience we had
  1701.   where I used to work. Instead we installed everything onto one drive
  1702.   and then moved directories across.
  1703.  
  1704.   The default settings are sensible for most things, yet there remains a
  1705.   little oddity: swap drives. Even though the official manual recommends
  1706.   multiple swap drives (which are used in a similar fashion as on Linux)
  1707.   the default is to use only a single drive. It is recommended to change
  1708.   this as soon as possible.
  1709.  
  1710.   Sun OS 5 offers also a file system especially designed for temporary
  1711.   files, tmpfs. This is a kind of souped up RAM disk, and like ordinary
  1712.   RAM disks the contents is lost when the power goes. If space is scarce
  1713.   parts of the pseudo drive is swapped out, so in effect you store
  1714.   temporary files on the swap partition. Linux does not have such a file
  1715.   system; it has been discussed in the past but opinions were mixed. I
  1716.   would be interested in hearing comments on this.
  1717.  
  1718.   The only comment so far is: don't! Under Solaris 2.0 it seem that
  1719.   creating too big files in /tmp can cause a out of swap space kernel
  1720.   panic trap. As the evidence of what has happened is as lost as any
  1721.   data on a RAMdisk after powering down it can be hard to find out what
  1722.   has happened. What is worse, it seems that user space processes can
  1723.   cause this kernel panic and unless this problem is taken care of it is
  1724.   best not to use tmpfs.
  1725.  
  1726.   Also see the note on ``Combining swap and /tmp''.
  1727.  
  1728.   Trivia: There is a movie also called Solaris, a science fiction movie
  1729.   that is very, very long, slow and incomprehensible. This was often
  1730.   pointed out at the time Solaris (the OS) appeared...
  1731.  
  1732.   6.  Clusters
  1733.  
  1734.   In this section I will briefly touch on the ways machines can be
  1735.   connected together but this is so big a topic it could be a separate
  1736.   HOWTO in its own right, hint, hint. Also, strictly speaking, this
  1737.   section lies outside the scope of this HOWTO, so if you feel like
  1738.   getting fame etc. you could contact me and take over this part and
  1739.   turn it into a new document.
  1740.  
  1741.   These days computers gets outdated at an incredible rate. There is
  1742.   however no reason why old hardware could not be put to good use with
  1743.   Linux. Using an old and otherwise outdated computer as a network
  1744.   server can be both useful in its own right as well as a valuable
  1745.   educational exercise. Such a local networked cluster of computers can
  1746.   take on many forms but to remain within the charter of this HOWTO I
  1747.   will limit myself to the disk strategies.  Nevertheless I would hope
  1748.   someone else could take on this topic and turn it into a document on
  1749.   its own.
  1750.  
  1751.   This is an exciting area of activity today, and many forms of
  1752.   clustering is available today, ranging from automatic workload
  1753.   balancing over local network to more exotic hardware such as Scalable
  1754.   Coherent Interface (SCI) which gives a tight integration of machines,
  1755.   effectively turning them into a single machine. Various kinds of
  1756.   clustering has been available for larger machines for some time and
  1757.   the VAXcluster is perhaps a well known example of this. Clustering is
  1758.   done usually in order to share resources such as disk drives, printers
  1759.   and terminals etc, but also processing resources equally transparently
  1760.   between the computational nodes.
  1761.  
  1762.   There is no universal definition of clustering, in here it is taken to
  1763.   mean a network of machines that combine their resources to serve
  1764.   users. Admittedly this is a rather loose definition but this will
  1765.   change later.
  1766.   These days also Linux offers some clustering features but for a
  1767.   starter I will just describe a simple local network. It is a good way
  1768.   of putting old and otherwise unusable hardware to good use, as long as
  1769.   they can run Linux or something similar.
  1770.  
  1771.   One of the best ways of using an old machine is as a network server in
  1772.   which case the effective speed is more likely to be limited by network
  1773.   bandwidth rather than pure computational performance. For home use you
  1774.   can move the following functionality off to an older machine used as a
  1775.   server:
  1776.  
  1777.   ╖  news
  1778.  
  1779.   ╖  mail
  1780.  
  1781.   ╖  web proxy
  1782.  
  1783.   ╖  printer server
  1784.  
  1785.   ╖  modem server (PPP, SLIP, FAX, Voice mail)
  1786.  
  1787.   You can also NFS mount drives from the server onto your workstation
  1788.   thereby reducing drive space requirements. Still read the FSSTND to
  1789.   see what directories should not be exported. The best candidates for
  1790.   exporting to all machines are /usr and /var/spool and possibly
  1791.   /usr/local but probably not /var/spool/lpd.
  1792.  
  1793.   Most of the time even slow disks will deliver sufficient performance.
  1794.   On the other hand, if you do processing directly on the disks on the
  1795.   server or have very fast networking, you might want to rethink your
  1796.   strategy and use faster drives. Searching features on a web server or
  1797.   news database searches are two examples of this.
  1798.  
  1799.   Such a network can be an excellent way of learning system
  1800.   administration and building up your own toaster network, as it often
  1801.   is called. You can get more information on this in other HOWTOs but
  1802.   there are two important things you should keep in mind:
  1803.  
  1804.   ╖  Do not pull IP numbers out of thin air. Configure your inside net
  1805.      using IP numbers reserved for private use, and use your network
  1806.      server as a router that handles this IP masquerading.
  1807.  
  1808.   ╖  Remember that if you additionally configure the router as a
  1809.      firewall you might not be able to get to your own data from the
  1810.      outside, depending on the firewall configuration.
  1811.  
  1812.   The nyx network provides an example of a cluster in the sense defined
  1813.   here.  It consists of the following machines:
  1814.  
  1815.      nyx
  1816.         is one of the two user login machines and also provides some of
  1817.         the networking services.
  1818.  
  1819.      nox
  1820.         (aka nyx10) is the main user login machine and is also the mail
  1821.         server.
  1822.  
  1823.      noc
  1824.         is a dedicated news server. The news spool is made accessible
  1825.         through NFS mounting to nyx and nox.
  1826.  
  1827.      arachne
  1828.         (aka www) is the web server. Web pages are written by NFS
  1829.         mounting onto nox.
  1830.  
  1831.   There are also some more advanced clustering projects going, notably
  1832.  
  1833.   ╖  The Beowolf Project
  1834.      <http://cesdis.gsfc.nasa.gov/linux/beowulf/beowulf.html>
  1835.  
  1836.   ╖  The Genoa Active Message Machine (GAMMA)
  1837.      <http://www.disi.unige.it/project/gamma/>
  1838.  
  1839.   High-tech clustering requires high-tech interconnect, and SCI is one
  1840.   of them.  To find out more you can either look up the home page of
  1841.   Dolphin Interconnect Solutions <http://www.dolphinics.no/> which is
  1842.   one of the main actors in this field, or you can have a look at scizzl
  1843.   <http://www.scizzl.com/>.
  1844.  
  1845.   7.  Mount Points
  1846.  
  1847.   In designing the disk layout it is important not to split off the
  1848.   directory tree structure at the wrong points, hence this section.  As
  1849.   it is highly dependent on the FSSTND it has been put aside in a
  1850.   separate section, and will most likely have to be totally rewritten
  1851.   when FHS is released. Nobody knows when that will happen, and at the
  1852.   time of writing this a debate of near-religious qualities is taking
  1853.   place on the mailing list. In the meanwhile this will do.
  1854.  
  1855.   Remember that this is a list of where a separation can take place, not
  1856.   where it has to be. As always, good judgement is always required.
  1857.  
  1858.   Again only a rough indication can be given here. The values indicate
  1859.  
  1860.        0=don't separate here
  1861.        1=not recommended
  1862.         ...
  1863.        4=useful
  1864.        5=recommended
  1865.  
  1866.   In order to keep the list short, the uninteresting parts are removed.
  1867.  
  1868.   Directory   Suitability
  1869.   /
  1870.   |
  1871.   +-bin       0
  1872.   +-boot      0
  1873.   +-dev       0
  1874.   +-etc       0
  1875.   +-home      5
  1876.   +-lib       0
  1877.   +-mnt       0
  1878.   +-proc      0
  1879.   +-root      0
  1880.   +-sbin      0
  1881.   +-tmp       5
  1882.   +-usr       5
  1883.   | \
  1884.   | +-X11R6     3
  1885.   | +-bin       3
  1886.   | +-lib       4
  1887.   | +-local     4
  1888.   | | \
  1889.   | | +bin        2
  1890.   | | +lib        4
  1891.   | +-src       3
  1892.   |
  1893.   +-var       5
  1894.     \
  1895.     +-adm       0
  1896.     +-lib       2
  1897.     +-lock      1
  1898.     +-log       1
  1899.     +-preserve  1
  1900.     +-run       1
  1901.     +-spool     4
  1902.     | \
  1903.     | +-mail      3
  1904.     | +-mqueue    3
  1905.     | +-news      5
  1906.     | +-smail     3
  1907.     | +-uucp      3
  1908.     +-tmp       5
  1909.  
  1910.   There is of course plenty of adjustments possible, for instance a home
  1911.   user would not bother with splitting off the /var/spool hierarchy but
  1912.   a serious ISP should. The key here is usage.
  1913.  
  1914.   8.  Disk Layout
  1915.  
  1916.   With all this in mind we are now ready to embark on the layout. I have
  1917.   based this on my own method developed when I got hold of 3 old SCSI
  1918.   disks and boggled over the possibilities.
  1919.  
  1920.   The tables in the appendices are designed to simplify the mapping
  1921.   process. They have been designed to help you go through the process of
  1922.   optimizations as well as making an useful log in case of system
  1923.   repair. A few examples are also given.
  1924.  
  1925.   8.1.  Selection for partitioning
  1926.  
  1927.   Determine your needs and set up a list of all the parts of the file
  1928.   system you want to be on separate partitions and sort them in
  1929.   descending order of speed requirement and how much space you want to
  1930.   give each partition.
  1931.  
  1932.   The table in Appendix A (section `` '') is a useful tool to select
  1933.   what directories you should put on different partitions. It is sorted
  1934.   in a logical order with space for your own additions and notes about
  1935.   mounting points and additional systems. It is therefore NOT sorted in
  1936.   order of speed, instead the speed requirements are indicated by
  1937.   bullets ('o').
  1938.  
  1939.   If you plan to RAID make a note of the disks you want to use and what
  1940.   partitions you want to RAID. Remember various RAID solutions offers
  1941.   different speeds and degrees of reliability.
  1942.  
  1943.   (Just to make it simple I'll assume we have a set of identical SCSI
  1944.   disks and no RAID)
  1945.  
  1946.   8.2.  Mapping partitions to drives
  1947.  
  1948.   Then we want to place the partitions onto physical disks. The point of
  1949.   the following algorithm is to maximise parallelizing and bus capacity.
  1950.   In this example the drives are A, B and C and the partitions are
  1951.   987654321 where 9 is the partition with the highest speed requirement.
  1952.   Starting at one drive we 'meander' the partition line over and over
  1953.   the drives in this way:
  1954.  
  1955.                A : 9 4 3
  1956.                B : 8 5 2
  1957.                C : 7 6 1
  1958.  
  1959.   This makes the 'sum of speed requirements' the most equal across each
  1960.   drive.
  1961.  
  1962.   Use the table in Appendix B (section `` '') to select what drives to
  1963.   use for each partition in order to optimize for parallelicity.
  1964.  
  1965.   Note the speed characteristics of your drives and note each directory
  1966.   under the appropriate column. Be prepared to shuffle directories,
  1967.   partitions and drives around a few times before you are satisfied.
  1968.  
  1969.   8.3.  Sorting partitions on drives
  1970.  
  1971.   After that it is recommended to select partition numbering for each
  1972.   drive.
  1973.  
  1974.   Use the table in Appendix C (section `` '') to select partition
  1975.   numbers in order to optimize for track characteristics.  At the end of
  1976.   this you should have a table sorted in ascending partition number.
  1977.   Fill these numbers back into the tables in appendix A and B.
  1978.  
  1979.   You will find these tables useful when running the partitioning
  1980.   program (fdisk or cfdisk) and when doing the installation.
  1981.  
  1982.   8.4.  Optimizing
  1983.  
  1984.   After this there are usually a few partitions that have to be
  1985.   'shuffled' over the drives either to make them fit or if there are
  1986.   special considerations regarding speed, reliability, special file
  1987.   systems etc. Nevertheless this gives what this author believes is a
  1988.   good starting point for the complete setup of the drives and the
  1989.   partitions. In the end it is actual use that will determine the real
  1990.   needs after we have made so many assumptions. After commencing
  1991.   operations one should assume a time comes when a repartitioning will
  1992.   be beneficial.
  1993.  
  1994.   For instance if one of the 3 drives in the above mentioned example is
  1995.   very slow compared to the two others a better plan would be as
  1996.   follows:
  1997.  
  1998.                A : 9 6 5
  1999.                B : 8 7 4
  2000.                C : 3 2 1
  2001.  
  2002.   8.4.1.  Optimizing by characteristics
  2003.  
  2004.   Often drives can be similar in apparent overall speed but some
  2005.   advantage can be gained by matching drives to the file size
  2006.   distribution and frequency of access. Thus binaries are suited to
  2007.   drives with fast access that offer command queueing, and libraries are
  2008.   better suited to drives with larger transfer speeds where IDE offers
  2009.   good performance for the money.
  2010.  
  2011.   8.4.2.  Optimizing by drive parallelising
  2012.  
  2013.   Avoid drive contention by looking at tasks: for instance if you are
  2014.   accessing /usr/local/bin chances are you will soon also need files
  2015.   from /usr/local/lib so placing these at separate drives allows less
  2016.   seeking and possible parallel operation and drive caching. It is quite
  2017.   possible that choosing what may appear less than ideal drive
  2018.   characteristics will still be advantageous if you can gain parallel
  2019.   operations. Identify common tasks, what partitions they use and try to
  2020.   keep these on separate physical drives.
  2021.  
  2022.   Just to illustrate my point I will give a few examples of task
  2023.   analysis here.
  2024.  
  2025.      Office software
  2026.         such as editing, word processing and spreadsheets are typical
  2027.         examples of low intensity software both in terms of CPU and disk
  2028.         intensity. However, should you have a single server for a huge
  2029.         number of users you should not forget that most such software
  2030.         have auto save facilities which cause extra traffic, usually on
  2031.         the home directories. Splitting users over several drives would
  2032.         reduce contention.
  2033.  
  2034.      News
  2035.         readers also feature auto save features on home directories so
  2036.         ISPs should consider separating home directories
  2037.  
  2038.         News spools are notorious for their deeply nested directories
  2039.         and their large number of very small files. Loss of a news spool
  2040.         partition is not a big problem for most people, too, so they are
  2041.         good candidates for a RAID 0 setup with many small disks to
  2042.         distribute the many seeks among multiple spindles. It is
  2043.         recommended in the manuals and FAQs for the INN news server to
  2044.         put news spool and .overview files on separate drives for larger
  2045.         installations.
  2046.  
  2047.         There is also a web page dedicated to INN optimising
  2048.         <http://www.spinne.com/usenet/inn-perf.html> well worth reading.
  2049.  
  2050.      Database
  2051.         applications can be demanding both in terms of drive usage and
  2052.         speed requirements. The details are naturally application
  2053.         specific, read the documentation carefully with disk
  2054.         requirements in mind. Also consider RAID both for performance
  2055.         and reliability.
  2056.  
  2057.      E-mail
  2058.         reading and sending involves home directories as well as in- and
  2059.         outgoing spool files. If possible keep home directories and
  2060.         spool files on separate drives. If you are a mail server or a
  2061.         mail hub consider putting in- and outgoing spool directories on
  2062.         separate drives.
  2063.  
  2064.         Losing mail is an extremely bad thing, if you are and ISP or
  2065.         major hub. Think about RAIDing your mail spool and consider
  2066.         frequent backups.
  2067.  
  2068.      Software development
  2069.         can require a large number of directories for binaries,
  2070.         libraries, include files as well as source and project files. If
  2071.         possible split as much as possible across separate drives. On
  2072.         small systems you can place /usr/src and project files on the
  2073.         same drive as the home directories.
  2074.  
  2075.      Web browsing
  2076.         is becoming more and more popular. Many browsers have a local
  2077.         cache which can expand to rather large volumes. As this is used
  2078.         when reloading pages or returning to the previous page, speed is
  2079.         quite important here. If however you are connected via a well
  2080.         configured proxy server you do not need more than typically a
  2081.         few megabytes per user for a session.  See also the sections on
  2082.         ``Home Directories'' and ``WWW''.
  2083.  
  2084.   8.5.  Usage requirements
  2085.  
  2086.   When you get a box of 10 or so CD-ROMs with a Linux distribution and
  2087.   the entire contents of the big FTP sites it can be tempting to install
  2088.   as much as your drives can take. Soon, however, one would find that
  2089.   this leaves little room to grow and that it is easy to bite over more
  2090.   than can be chewed, at least in polite company. Therefore I will make
  2091.   a few comments on a few points to keep in mind when you plan out your
  2092.   system. Comments here are actively sought.
  2093.      Testing
  2094.         Linux is simple and you don't even need a hard disk to try it
  2095.         out, if you can get the boot floppies to work you are likely to
  2096.         get it to work on your hardware. If the standard kernel does not
  2097.         work for you, do not forget that often there can be special boot
  2098.         disk versions available for unusual hardware combinations that
  2099.         can solve your initial problems until you can compile your own
  2100.         kernel.
  2101.  
  2102.      Learning
  2103.         about operating system is something Linux excels in, there is
  2104.         plenty of documentation and the source is available. A single
  2105.         drive with 50 MB is enough to get you started with a shell, a
  2106.         few of the most frequently used commands and utilities.
  2107.  
  2108.      Hobby
  2109.         use or more serious learning requires more commands and
  2110.         utilities but a single drive is still all it takes, 500 MB
  2111.         should give you plenty of room, also for sources and
  2112.         documentation.
  2113.  
  2114.      Serious
  2115.         software development or just serious hobby work requires even
  2116.         more space. At this stage you have probably a mail and news feed
  2117.         that requires spool files and plenty of space. Separate drives
  2118.         for various tasks will begin to show a benefit. At this stage
  2119.         you have probably already gotten hold of a few drives too. Drive
  2120.         requirements gets harder to estimate but I would expect 2-4 GB
  2121.         to be plenty, even for a small server.
  2122.  
  2123.      Servers
  2124.         come in many flavours, ranging from mail servers to full sized
  2125.         ISP servers. A base of 2 GB for the main system should be
  2126.         sufficient, then add space and perhaps also drives for separate
  2127.         features you will offer. Cost is the main limiting factor here
  2128.         but be prepared to spend a bit if you wish to justify the "S" in
  2129.         ISP. Admittedly, not all do it.
  2130.  
  2131.   8.6.  Servers
  2132.  
  2133.   Big tasks require big drives and a separate section here. If possible
  2134.   keep as much as possible on separate drives. Some of the appendices
  2135.   detail the setup of a small departmental server for 10-100 users. Here
  2136.   I will present a few consideration for the higher end servers. In
  2137.   general you should not be afraid of using RAID, not only because it is
  2138.   fast and safe but also because it can make growth a little less
  2139.   painful. All the notes below come as additions to the points mentioned
  2140.   earlier.
  2141.  
  2142.   Popular servers rarely just happens, rather they grow over time and
  2143.   this demands both generous amounts of disk space as well as a good net
  2144.   connection.  In many of these cases it might be a good idea to reserve
  2145.   entire SCSI drives, in singles or as arrays, for each task. This way
  2146.   you can move the data should the computer fail. Note that transferring
  2147.   drives across computers is not simple and might not always work,
  2148.   especially in the case of IDE drives. Drive arrays require careful
  2149.   setup in order to reconstruct the data correctly, so you might want to
  2150.   keep a paper copy of your fstab file as well as a note of SCSI IDs.
  2151.  
  2152.   8.6.1.  Home directories
  2153.  
  2154.   Estimate how many drives you will need, if this is more than 2 I would
  2155.   recommend RAID, strongly. If not you should separate users across your
  2156.   drives dedicated to users based on some kind of simple hashing
  2157.   algorithm.  For instance you could use the first 2 letters in the user
  2158.   name, so jbloggs is put on /u/j/b/jbloggs where /u/j is a symbolic
  2159.   link to a physical drive so you can get a balanced load on your
  2160.   drives.
  2161.  
  2162.   8.6.2.  Anonymous FTP
  2163.  
  2164.   This is an essential service if you are serious about service. Good
  2165.   servers are well maintained, documented, kept up to date, and
  2166.   immensely popular no matter where in the world they are located. The
  2167.   big server ftp.funet.fi is an excellent example of this.
  2168.  
  2169.   In general this is not a question of CPU but of network bandwidth.
  2170.   Size is hard to estimate, mainly it is a question of ambition and
  2171.   service attitudes. I believe the big archive at ftp.cdrom.com is a
  2172.   *BSD machine with 50 GB disk. Also memory is important for a dedicated
  2173.   FTP server, about 256 MB RAM would be sufficient for a very big
  2174.   server, whereas smaller servers can get the job done well with 64 MB
  2175.   RAM.  Network connections would still be the most important factor.
  2176.  
  2177.   8.6.3.  WWW
  2178.  
  2179.   For many this is the main reason to get onto the Internet, in fact
  2180.   many now seem to equate the two. In addition to being network
  2181.   intensive there is also a fair bit of drive activity related to this,
  2182.   mainly regarding the caches. Keeping the cache on a separate, fast
  2183.   drive would be beneficial. Even better would be installing a caching
  2184.   proxy server. This way you can reduce the cache size for each user and
  2185.   speed up the service while at the same time cut down on the bandwidth
  2186.   requirements.
  2187.  
  2188.   With a caching proxy server you need a fast set of drives, RAID0 would
  2189.   be ideal as reliability is not important here. Higher capacity is
  2190.   better but about 2 GB should be sufficient for most. Remember to match
  2191.   the cache period to the capacity and demand. Too long periods would on
  2192.   the other hand be a disadvantage, if possible try to adjust based on
  2193.   the URL. For more information check up on the most used servers such
  2194.   as Harvest, Squid <http://www.nlanr.net/Squid> and the one from
  2195.   Netscape.
  2196.  
  2197.   8.6.4.  Mail
  2198.  
  2199.   Handling mail is something most machines do to some extent. The big
  2200.   mail servers, however, come into a class of their own. This is a
  2201.   demanding task and a big server can be slow even when connected to
  2202.   fast drives and a good net feed. In the Linux world the big server at
  2203.   vger.rutgers.edu is a well known example. Unlike a news service which
  2204.   is distributed and which can partially reconstruct the spool using
  2205.   other machines as a feed, the mail servers are centralised. This makes
  2206.   safety much more important, so for a major server you should consider
  2207.   a RAID solution with emphasize on reliability. Size is hard to
  2208.   estimate, it all depends on how many lists you run as well as how many
  2209.   subscribers you have.
  2210.  
  2211.   8.6.5.  News
  2212.  
  2213.   This is definitely a high volume task, and very dependent on what news
  2214.   groups you subscribe to. On Nyx there is a fairly complete feed and
  2215.   the spool files consume about 17 GB. The biggest groups are no doubt
  2216.   in the alt.binary.* hierarchy, so if you for some reason decide not to
  2217.   get these you can get a good service with perhaps 12 GB. Still others,
  2218.   that shall remain nameless, feel 2 GB is sufficient to claim ISP
  2219.   status.  In this case news expires so fast I feel the spelling IsP is
  2220.   barely justified. A full newsfeed means a traffic of a few GB every
  2221.   day and this is an ever growing number.
  2222.  
  2223.   8.6.6.  Others
  2224.  
  2225.   There are many services available on the net and even though many have
  2226.   been put somewhat in the shadows by the web. Nevertheless, services
  2227.   like archie, gopher and wais just to name a few, still exist and
  2228.   remain valuable tools on the net. If you are serious about starting a
  2229.   major server you should also consider these services. Determining the
  2230.   required volumes is hard, it all depends on popularity and demand.
  2231.   Providing good service inevitably has its costs, disk space is just
  2232.   one of them.
  2233.  
  2234.   8.7.  Pitfalls
  2235.  
  2236.   The dangers of splitting up everything into separate partitions are
  2237.   briefly mentioned in the section about volume management. Still,
  2238.   several people have asked me to emphasize this point more strongly:
  2239.   when one partition fills up it cannot grow any further, no matter if
  2240.   there is plenty of space in other partitions.
  2241.  
  2242.   In particular look out for explosive growth in the news spool
  2243.   (/var/spool/news). For multi user machines with quotas keep an eye on
  2244.   /tmp and /var/tmp as some people try to hide their files there, just
  2245.   look out for filenames ending in gif or jpeg...
  2246.  
  2247.   In fact, for single physical drives this scheme offers very little
  2248.   gains at all, other than making file growth monitoring easier (using
  2249.   'df') and physical track positioning. Most importantly there is no
  2250.   scope for parallel disk access. A freely available volume management
  2251.   system would solve this but this is still some time in the future.
  2252.   However, when more specialised file systems become available even a
  2253.   single disk could benefit from being divided into several partitions.
  2254.  
  2255.   8.8.  Compromises
  2256.  
  2257.   One way to avoid the aforementioned pitfalls is to only set off fixed
  2258.   partitions to directories with a fairly well known size such as swap,
  2259.   /tmp and /var/tmp and group together the remainders into the remaining
  2260.   partitions using symbolic links.
  2261.  
  2262.   Example: a slow disk (slowdisk), a fast disk (fastdisk) and an
  2263.   assortment of files. Having set up swap and tmp on fastdisk; and /home
  2264.   and root on slowdisk we have (the fictitious) directories /a/slow,
  2265.   /a/fast, /b/slow and /b/fast left to allocate on the partitions
  2266.   /mnt.slowdisk and /mnt.fastdisk which represents the remaining
  2267.   partitions of the two drives.
  2268.  
  2269.   Putting /a or /b directly on either drive gives the same properties to
  2270.   the subdirectories. We could make all 4 directories separate
  2271.   partitions but would lose some flexibility in managing the size of
  2272.   each directory. A better solution is to make these 4 directories
  2273.   symbolic links to appropriate directories on the respective drives.
  2274.  
  2275.   Thus we make
  2276.  
  2277.        /a/fast point to /mnt.fastdisk/a/fast   or   /mnt.fastdisk/a.fast
  2278.        /a/slow point to /mnt.slowdisk/a/slow   or   /mnt.slowdisk/a.slow
  2279.        /b/fast point to /mnt.fastdisk/b/fast   or   /mnt.fastdisk/b.fast
  2280.        /b/slow point to /mnt.slowdisk/b/slow   or   /mnt.slowdisk/b.slow
  2281.  
  2282.   and we get all fast directories on the fast drive without having to
  2283.   set up a partition for all 4 directories. The second (right hand)
  2284.   alternative gives us a flatter files system which in this case can
  2285.   make it simpler to keep an overview of the structure.
  2286.  
  2287.   The disadvantage is that it is a complicated scheme to set up and plan
  2288.   in the first place and that all mount point and partitions have to be
  2289.   defined before the system installation.
  2290.  
  2291.   9.  Implementation
  2292.  
  2293.   Having done the layout you should now have a detailled description on
  2294.   what goes where. Most likely this will be on paper but hopefully
  2295.   someone will make a more automated system that can deal with
  2296.   everything from the design, through partitioning to formatting and
  2297.   installation. This is the route one will have to take to realise the
  2298.   design.
  2299.  
  2300.   Modern distributions come with installation tools that will guide you
  2301.   through partitioning and formatting and also set up /etc/fstab for you
  2302.   automatically. For later modifications, however, you will need to
  2303.   understand the underlying mechanisms.
  2304.  
  2305.   9.1.  Drives and Partitions
  2306.  
  2307.   When you start DOS or the like you will find all partitions labeled C:
  2308.   and onwards, with no differentiation on IDE, SCSI, network or whatever
  2309.   type of media you have. In the world of Linux this is rather
  2310.   different. During booting you will see partitions described like this:
  2311.  
  2312.   ______________________________________________________________________
  2313.   Dec  6 23:45:18 demos kernel: Partition check:
  2314.   Dec  6 23:45:18 demos kernel:  sda: sda1
  2315.   Dec  6 23:45:18 demos kernel:  hda: hda1 hda2
  2316.   ______________________________________________________________________
  2317.  
  2318.   SCSI drives are labelled sda, sdb, sdc etc, and (E)IDE drives are
  2319.   labelled hda, hdb, hdc etc.  There are also standard names for all
  2320.   devices, full information can be found in /dev/MAKEDEV and
  2321.   /usr/src/linux/Documentation/devices.txt.
  2322.  
  2323.   Partitions are labelled numerically for each drive hda1, hda2 and so
  2324.   on.  On SCSI drives there can be 15 partitions per drive, on EIDE
  2325.   drives there can be 63 partitions per drive. Both limits exceed what
  2326.   is currently useful for most disks.
  2327.  
  2328.   These are then mounted according to the file /etc/fstab before they
  2329.   appear as a part of the file system.
  2330.  
  2331.   9.2.  Partitioning
  2332.  
  2333.   First you have to partition each drive into a number of separate
  2334.   partitions.  Under Linux there are two main methods, fdisk and the
  2335.   more screen oriented cfdisk. These are complex programs, read the
  2336.   manual very carefully. Under DOS there are other choices, mainly the
  2337.   version of fdisk that is bundled with for instance DOS, or fips. The
  2338.   latter has the unique advantage here that it can repartition a drive
  2339.   without necessarily damaging existing data, unlike all the other
  2340.   partitioning programs.
  2341.  
  2342.   In order to get the most out of fips you should first defragment your
  2343.   drive. This way you can allocate more space to other partitions.
  2344.  
  2345.   Nevertheless, it is important you do a full backup of all your valued
  2346.   data before partitioning.
  2347.  
  2348.   Partitions come in 3 flavours, primary, extended and logical.  You
  2349.   have to use primary partitions for booting, but there is a maximum of
  2350.   4 primary partitions. If you want more you have to define an extended
  2351.   partition within which you define your logical partitions.
  2352.  
  2353.   Each partition has an identifier number which tells the operating
  2354.   system what it is, for Linux the types swap and ext2fs are the ones
  2355.   you will need to know.
  2356.  
  2357.   There is a readme file that comes with fdisk that gives more in-depth
  2358.   information on partitioning.
  2359.  
  2360.   Someone has just made a Partitioning HOWTO which contains excellent,
  2361.   in depth information on the nitty-gritty of partitioning. Rather than
  2362.   repeating it here and bloating this document further, I will instead
  2363.   refer you to it instead.
  2364.  
  2365.   9.3.  Multiple devices (md)
  2366.  
  2367.   Being in a state of flux you should make sure to read the latest
  2368.   documentation on this kernel feature. It is not yet stable, beware.
  2369.  
  2370.   Briefly explained it works by adding partitions together into new
  2371.   devices md0, md1 etc. using mdadd before you activate them using
  2372.   mdrun. This process can be automated using the file /etc/mdtab.
  2373.  
  2374.   Then you then treat these like any other partition on a drive. Proceed
  2375.   with formatting etc. as described below using these new devices.
  2376.  
  2377.   There is now also a HOWTO in development for RAID using md you should
  2378.   read.
  2379.  
  2380.   9.4.  Formatting
  2381.  
  2382.   Next comes partition formatting, putting down the data structures that
  2383.   will describe the files and where they are located. If this is the
  2384.   first time it is recommended you use formatting with verify. Strictly
  2385.   speaking it should not be necessary but this exercises the I/O hard
  2386.   enough that it can uncover potential problems, such as incorrect
  2387.   termination, before you store your precious data. Look up the command
  2388.   mkfs for more details.
  2389.  
  2390.   Linux can support a great number of file systems, rather than
  2391.   repeating the details you can read the manpage for fs which describes
  2392.   them in some details. Note that your kernel has to have the drivers
  2393.   compiled in or made as modules in order to be able to use these
  2394.   features. When the time comes for kernel compiling you should read
  2395.   carefully through the file system feature list. If you use make
  2396.   menuconfig you can get online help for each file system type.
  2397.  
  2398.   Note that some rescue disk systems require minix, msdos and ext2fs to
  2399.   be compiled into the kernel.
  2400.  
  2401.   Also swap partitions have to be prepared, and for this you use mkswap.
  2402.  
  2403.   9.5.  Mounting
  2404.  
  2405.   Data on a partition is not available to the file system until it is
  2406.   mounted on a mount point. This can be done manually using mount or
  2407.   automatically during booting by adding appropriate lines to
  2408.   /etc/fstab. Read the manual for mount and pay close attention to the
  2409.   tabulation.
  2410.  
  2411.   10.  Maintenance
  2412.  
  2413.   It is the duty of the system manager to keep an eye on the drives and
  2414.   partitions. Should any of the partitions overflow, the system is
  2415.   likely to stop working properly, no matter how much space is available
  2416.   on other partitions, until space is reclaimed.
  2417.  
  2418.   Partitions and disks are easily monitored using df and should be done
  2419.   frequently, perhaps using a cron job or some other general system
  2420.   management tool.
  2421.  
  2422.   Do not forget the swap partitions, these are best monitored using one
  2423.   of the memory statistics programs such as free, procinfo or top.
  2424.  
  2425.   Drive usage monitoring is more difficult but it is important for the
  2426.   sake of performance to avoid contention - placing too much demand on a
  2427.   single drive if others are available and idle.
  2428.  
  2429.   It is important when installing software packages to have a clear idea
  2430.   where the various files go. As previously mentioned GCC keeps binaries
  2431.   in a library directory and there are also other programs that for
  2432.   historical reasons are hard to figure out, X11 for instance has an
  2433.   unusually complex structure.
  2434.  
  2435.   When your system is about to fill up it is about time to check and
  2436.   prune old logging messages as well as hunt down core files. Proper use
  2437.   of ulimit in global shell settings can help saving you from having
  2438.   core files littered around the system.
  2439.  
  2440.   10.1.  Backup
  2441.  
  2442.   The observant reader might have noticed a few hints about the
  2443.   usefulness of making backups. Horror stories are legio about accidents
  2444.   and what happened to the person responsible when the backup turned out
  2445.   to be non-functional or even non existent. You might find it simpler
  2446.   to invest in proper backups than a second, secret identity.
  2447.  
  2448.   There are many options and also a mini-HOWTO ( Backup-With-MSDOS )
  2449.   detailling what you need to know. In addition to the DOS specifics it
  2450.   also contains general information and further leads.
  2451.  
  2452.   In addition to making these backups you should also make sure you can
  2453.   restore the data. Not all systems verify that the data written is
  2454.   correct and many administrators have started restoring the system
  2455.   after an accident happy in the belief that everything is working, only
  2456.   to discover to their horror that the backups were useless. Be careful.
  2457.  
  2458.   10.2.  Defragmentation
  2459.  
  2460.   This is very dependent on the file system design, some suffer fast and
  2461.   nearly debilitating fragmentation. Fortunately for us, ext2fs does not
  2462.   belong to this group and therefore there has been very little talk
  2463.   about making a defragmentation tool.
  2464.  
  2465.   If for some reason you feel this is necessary, the quick and easy
  2466.   solution is to do a backup and a restore. If only a small area is
  2467.   affected, for instance the home directories, you could tar it over to
  2468.   a temporary area on another partition, verify the archive, delete the
  2469.   original and then untar it back again.
  2470.  
  2471.   10.3.  Deletions
  2472.  
  2473.   Quite often disk space shortages can be remedied simply by deleting
  2474.   unnecessary files that accumulate around the system. Quite often
  2475.   programs that terminate abnormally cause all kinds of mess lying
  2476.   around the oddest places. Normally a core dump results after such an
  2477.   incident and unless you are going to debug it you can simply delete
  2478.   it. These can be found everywhere so you are advised to do a global
  2479.   search for them now and then.
  2480.  
  2481.   Unexpected termination can also cause all sorts of temporary files
  2482.   remaining in places like /tmp or /var/tmp, files that are
  2483.   automatically removed when the program ends normally. Rebooting cleans
  2484.   up some of these areas but not necessary all and if you have a long
  2485.   uptime you could end up with a lot of old junk. If space is short you
  2486.   have to delete with care, make sure the file is not in active use
  2487.   first. Utilities like file can often tell you what kind of file you
  2488.   are looking at.
  2489.  
  2490.   Many things are logged when the system is running, mostly to files in
  2491.   the /var/log area. In particular the file /var/log/messages tends to
  2492.   grow until deleted. It is a good idea to keep a small archive of old
  2493.   log files around for comparison should the system start to behave
  2494.   oddly.
  2495.  
  2496.   If the mail or news system is not working properly you could have
  2497.   excessive growth in their spool areas, /var/spool/mail and
  2498.   /var/spool/news respectively. Beware of the overview files as these
  2499.   have a leading dot which makes them invisible to ls -l, it is always
  2500.   better to use ls -Al which will reveal them.
  2501.  
  2502.   User space overflow is a particularly tricky topic. Wars have been
  2503.   waged between system administrators and users. Tact, diplomacy and a
  2504.   generous budget for new drives is what is needed. Make use of the
  2505.   message-of-the-day feature, information displayed during login from
  2506.   the /etc/motd file to tell users when space is short.  Setting the
  2507.   default shell settings to prevent core files being dumped can save you
  2508.   a lot of work too.
  2509.  
  2510.   Certain kinds of people try to hide files around the system, usually
  2511.   trying to take advantage of the fact that files with a leading dot in
  2512.   the name are invisible to the ls command.  One common example are
  2513.   files that look like ... that normally either are not seen, or, when
  2514.   using ls -al disappear in the noise of normal files like . or .. that
  2515.   are in every directory.  There is however a countermeasure to this,
  2516.   use ls -Al that suppresses . or .. but shows all other dot-files.
  2517.  
  2518.   10.4.  Upgrades
  2519.  
  2520.   No matter how large your drives, time will come when you will find you
  2521.   need more. As technology progresses you can get ever more for your
  2522.   money. At the time of writing this, it appears that 6.4 GB drives
  2523.   gives you the most bang for your bucks.
  2524.  
  2525.   Note that with IDE drives you might have to remove an old drive, as
  2526.   the maximum number supported on your mother board is normally only 2
  2527.   or some times 4. With SCSI you can have up to 7 for narrow (8-bit)
  2528.   SCSI or up to 15 for wide (15 bit) SCSI, per channel. Some host
  2529.   adapters can support more than a single channel and in any case you
  2530.   can have more than one host adapter per system. My personal
  2531.   recommendation is that you will most likely be better off with SCSI in
  2532.   the long run.
  2533.  
  2534.   The question comes, where should you put this new drive? In many cases
  2535.   the reason for expansion is that you want a larger spool area, and in
  2536.   that case the fast, simple solution is to mount the drive somewhere
  2537.   under /var/spool. On the other hand newer drives are likely to be
  2538.   faster than older ones so in the long run you might find it worth your
  2539.   time to do a full reorganizing, possibly using your old design sheets.
  2540.  
  2541.   If the upgrade is forced by running out of space in partitions used
  2542.   for things like /usr or /var the upgrade is a little more involved.
  2543.   You might consider the option of a full re-installation from your
  2544.   favourite (and hopefully upgraded) distribution. In this case you will
  2545.   have to be careful not to overwrite your essential setups. Usually
  2546.   these things are in the /etc directory. Proceed with care, fresh
  2547.   backups and working rescue disks. The other possibility is to simply
  2548.   copy the old directory over to the new directory which is mounted on a
  2549.   temporary mount point, edit your /etc/fstab file, reboot with your new
  2550.   partition in place and check that it works.  Should it fail you can
  2551.   reboot with your rescue disk, re-edit /etc/fstab and try again.
  2552.  
  2553.   Until volume management becomes available to Linux this is both
  2554.   complicated and dangerous. Do not get too surprised if you discover
  2555.   you need to restore your system from a backup.
  2556.  
  2557.   The Tips-HOWTO gives the following example on how to move an entire
  2558.   directory structure across:
  2559.  
  2560.   ______________________________________________________________________
  2561.   (cd /source/directory; tar cf - . ) | (cd /dest/directory; tar xvfp -)
  2562.   ______________________________________________________________________
  2563.  
  2564.   While this approach to moving directory trees is portable among many
  2565.   Unix systems, it is inconvenient to remember. Also, it fails for
  2566.   deeply nested directory trees when pathnames become to long to handle
  2567.   for tar (GNU tar has special provisions to deal with long pathnames).
  2568.  
  2569.   If you have access to GNU cp (which is always the case on Linux
  2570.   systems), you could as well use
  2571.  
  2572.   ______________________________________________________________________
  2573.   cp -av /source/directory /dest/directory
  2574.   ______________________________________________________________________
  2575.  
  2576.   GNU cp knows specifically about symbolic links, FIFOs and device files
  2577.   and will copy them correctly.
  2578.  
  2579.   11.  Advanced Issues
  2580.  
  2581.   Linux and related systems offer plenty of possibilities for fast,
  2582.   efficient and devastating destruction. This document is no exception.
  2583.   With power comes dangers and the following sections describe a few
  2584.   more esoteric issues that should not be attempted before reading and
  2585.   understanding the documentation, the issues and the dangers. You
  2586.   should also make a backup. Also remember to try to restore the system
  2587.   from scratch from your backup at least once.  Otherwise you might not
  2588.   be the first to be found with a perfect backup of your system and no
  2589.   tools available to reinstall it (or, even more embarrassing, some
  2590.   critical files missing on tape).
  2591.  
  2592.   The techniques described here are rarely necessary but can be used for
  2593.   very specific setups. Think very clearly through what you wish to
  2594.   accomplish before playing around with this.
  2595.  
  2596.   11.1.  Hard Disk Tuning
  2597.  
  2598.   The hard drive parameters can be tuned using the hdparms utility. Here
  2599.   the most interesting parameter is probably the read-ahead parameter
  2600.   which determines how much prefetch should be done in sequential
  2601.   reading.
  2602.  
  2603.   If you want to try this out it makes most sense to tune for the
  2604.   characteristic file size on your drive but remember that this tuning
  2605.   is for the entire drive which makes it a bit more difficult. Probably
  2606.   this is only of use on large servers using dedicated news drives etc.
  2607.  
  2608.   For safety the default hdparm settings are rather conservative. The
  2609.   disadvantage is that this mean you can get lost interrupts if you have
  2610.   a high frequency of IRQs as you would when using the serial port and
  2611.   an IDE disk as IRQs from the latter would mask other IRQs. THis would
  2612.   be noticable as less then ideal performance when downloading data from
  2613.   the net to disk. Setting hdparm -u1 device would prevent this masking
  2614.   and either improve your performance or, depending on hardware, corrupt
  2615.   the data on your disk. Experiment with caution and fresh backups.
  2616.  
  2617.   11.2.  File System Tuning
  2618.  
  2619.   Most file systems come with a tuning utility and for ext2fs there is
  2620.   the tune2fs utility. Several parameters can be modified but perhaps
  2621.   the most useful parameter here is what size should be reserved and who
  2622.   should be able to take advantage of this which could help you getting
  2623.   more useful space out of your drives, possibly at the cost of less
  2624.   room for repairing a system should it crash.
  2625.  
  2626.   11.3.  Spindle Synchronizing
  2627.  
  2628.   This should not in itself be dangerous, other than the peculiar fact
  2629.   that the exact details of the connections remain unclear for many
  2630.   drives. The theory is simple: keeping a fixed phase difference between
  2631.   the different drives in a RAID setup makes for less waiting for the
  2632.   right track to come into position for the read/write head. In practice
  2633.   it now seems that with large read-ahead buffers in the drives the
  2634.   effect is negligible.
  2635.  
  2636.   Spindle synchronisation should not be used on RAID0 or RAID 0/1 as you
  2637.   would then lose the benefit of having the read heads over different
  2638.   areas of the mirrored sectors.
  2639.  
  2640.   12.  Further Information
  2641.  
  2642.   There is wealth of information one should go through when setting up a
  2643.   major system, for instance for a news or general Internet service
  2644.   provider.  The FAQs in the following groups are useful:
  2645.  
  2646.   12.1.  News groups
  2647.  
  2648.   Some of the most interesting news groups are:
  2649.  
  2650.   ╖  Storage <news:comp.arch.storage>.
  2651.  
  2652.   ╖  PC storage <news:comp.sys.ibm.pc.hardware.storage>.
  2653.  
  2654.   ╖  AFS <news:alt.filesystems.afs>.
  2655.  
  2656.   ╖  SCSI <news:comp.periphs.scsi>.
  2657.  
  2658.   ╖  Linux setup <news:comp.os.linux.setup>.
  2659.  
  2660.   Most newsgroups have their own FAQ that are designed to answer most of
  2661.   your questions, as the name Frequently Asked Questions indicate. Fresh
  2662.   versions should be posted regularly to the relevant newsgroups. If you
  2663.   cannot find it in your news spool you could go directly to the FAQ
  2664.   main archive FTP site <ftp://rtfm.mit.edu>. The WWW versions can be
  2665.   browsed at FAQ main archive WWW site <http://www.cis.ohio-
  2666.   state.edu/hypertext/faq/usenet/FAQ-List.html>.
  2667.  
  2668.   Some FAQs have their own home site, of particular interest here are
  2669.  
  2670.   ╖  SCSI FAQ <http://www.paranoia.com/~filipg/HTML/LINK/F_SCSI.html>
  2671.      and
  2672.  
  2673.   ╖  comp.arch.storage FAQ
  2674.      <http://alumni.caltech.edu/~rdv/comp_arch_storage/FAQ-1.html>.
  2675.  
  2676.   12.2.  Mailing lists
  2677.  
  2678.   These are low noise channels mainly for developers. Think twice before
  2679.   asking questions there as noise delays the development.  Some relevant
  2680.   lists are linux-raid, linux-scsi and linux-ext2fs.  Many of the most
  2681.   useful mailing lists run on the vger.rutgers.edu server but this is
  2682.   notoriously overloaded, so try to find a mirror. There are some lists
  2683.   mirrored at The Redhat Home Page <http://www.redhat.com>.  Many lists
  2684.   are also accessible at linuxhq <http://www.linuxhq.com/lnxlists>, and
  2685.   the rest of the web site is a gold mine of useful information.
  2686.  
  2687.   If you want to find out more about the lists available you can send a
  2688.   message with the line lists to the list server at vger.rutgers.edu
  2689.   <mailto:majordomo@vger.rutgers.edu>.  If you need help on how to use
  2690.   the mail server just send the line help to the same address.  Due to
  2691.   the popularity of this server it is likely it takes a bit to time
  2692.   before you get a reply or even get messages after you send a subscribe
  2693.   command.
  2694.  
  2695.   There is also a number of other majordomo list servers that can be of
  2696.   interest such as the EATA driver list <mailto:linux-eata@mail.uni-
  2697.   mainz.de> and the Intelligent IO list <mailto:linux-i2o@dpt.com>.
  2698.  
  2699.   Mailing lists are in a state of flux but you can find links to a
  2700.   number of interesting lists from the Linux Documentation Homepage
  2701.   <http://sunsite.unc.edu/LDP>.
  2702.  
  2703.   12.3.  HOWTO
  2704.  
  2705.   These are intended as the primary starting points to get the
  2706.   background information as well as show you how to solve a specific
  2707.   problem.  Some relevant HOWTOs are Bootdisk, Installation,  SCSI and
  2708.   UMSDOS.  The main site for these is the LDP archive
  2709.   <http://sunsite.unc.edu/LDP> at Sunsite.
  2710.  
  2711.   There is a a new HOWTO out that deals with setting up a DPT RAID
  2712.   system, check out the DPT RAID HOWTO homepage
  2713.   <http://www.ram.org/computing/linux/dpt_raid.html>.
  2714.  
  2715.   12.4.  Mini-HOWTO
  2716.  
  2717.   These are the smaller free text relatives to the HOWTOs.  Some
  2718.   relevant mini-HOWTOs are Backup-With-MSDOS, Diskless, LILO,
  2719.   Linux+DOS+Win95+OS2, Linux+OS2+DOS, Linux+Win95, NFS-Root,
  2720.   Win95+Win+Linux, ZIP Drive .  You can find these at the same place as
  2721.   the HOWTOs, usually in a sub directory called mini. Note that these
  2722.   are scheduled to be converted into SGML and become proper HOWTOs in
  2723.   the near future.
  2724.  
  2725.   The old Linux Large IDE mini-HOWTO is no longer valid, instead read
  2726.   /usr/src/linux/drivers/block/README.ide or
  2727.   /usr/src/linux/Documentation/ide.txt.
  2728.  
  2729.   12.5.  Local resources
  2730.  
  2731.   In most distributions of Linux there is already a document directory
  2732.   already, have a look in the document archive <file:///usr/doc> where
  2733.   most packages store their main documentation and README files etc.
  2734.   Also you will here find the HOWTO archive <file:///usr/doc/HOWTO> of
  2735.   ready formatted HOWTOs and also the mini-HOWTO archive
  2736.   <file:///usr/doc/HOWTO/mini> of plain text documents.
  2737.  
  2738.   Many of the configuration files mentioned earlier can be found in the
  2739.   etc <file:///etc> directory. In particular you will want to work with
  2740.   the fstab <file:///etc/fstab> file that sets up the mounting of
  2741.   partitions and possibly also mdtab <file:///etc/mdtab> file that is
  2742.   used for the md system to set up RAID.
  2743.  
  2744.   The kernel source <file:///usr/src/linux> is, of course, the ultimate
  2745.   documentation. In other words, use the source, Luke.  It should also
  2746.   be pointed out that the kernel comes not only with source code which
  2747.   is even commented (well, partially at least) but also an informative
  2748.   documentation directory <file:///usr/src/linux/Documentation>.  If you
  2749.   are about to ask any questions about the kernel you should read this
  2750.   first, it will save you and many others a lot of time and possibly
  2751.   embarrassment.
  2752.  
  2753.   Also have a look in your system log file <file:///var/log/messages> to
  2754.   see what is going on and in particular how the booting went if too
  2755.   much scrolled off your screen. Using tail -f /var/log/messages in a
  2756.   separate window or screen will give you a continuous update of what is
  2757.   going on in your system.
  2758.  
  2759.   You can also take advantage of the /proc <file:///proc> file system
  2760.   that is a window into the inner workings of your system.  Use cat
  2761.   rather than more to view the files as they are reported as being zero
  2762.   length.
  2763.  
  2764.   Much of the work here is based on the Filesystem Structure Standard
  2765.   (FSSTND).  It has changed name to File Hierarchy Standard (FHS) and is
  2766.   less Linux specific.  The maintainer has set up a home page
  2767.   <http://www.pathname.com/fhs> which tells you how to join the
  2768.   currently private mailing list, where the development takes place.
  2769.  
  2770.   12.6.  Web pages
  2771.  
  2772.   There is a huge number of informative web pages out there and by their
  2773.   very nature they change quickly so don't be too surprised if these
  2774.   links become quickly outdated.
  2775.  
  2776.   A good starting point is of course the Sunsite LDP archive
  2777.   <http://sunsite.unc.edu/LDP/> that is a information central for
  2778.   documentation, project pages and much, much more.
  2779.  
  2780.   ╖  Mike Neuffer, the author of the DPT caching RAID controller
  2781.      drivers, has some interesting pages on SCSI <http://www.uni-
  2782.      mainz.de/~neuffer/scsi> and DPT <http://www.uni-
  2783.      mainz.de/~neuffer/scsi/dpt>.
  2784.  
  2785.   ╖  Software RAID 1 development information can be found at RAID 1
  2786.      development page <http://www.nuclecu.unam.mx/~miguel/raid>.
  2787.  
  2788.   ╖  Disk related information on benchmarking, RAID, reliability and
  2789.      much, much more can be found at Linas Vepstas <http://linas.org>
  2790.      project page.
  2791.  
  2792.   ╖  There is also information available on how to RAID the root
  2793.      partition <ftp://ftp.bizsystems.com/pub/raid/Root-RAID-HOWTO.html>
  2794.      and what software packages are needed to achieve this.
  2795.  
  2796.   ╖  In depth documentation on ext2fs
  2797.      <http://step.polymtl.ca/~ldd/ext2fs/ext2fs_toc.html> is also
  2798.      available.
  2799.  
  2800.   ╖  Mark D. Roth has information on VPS
  2801.      <http://www.uiuc.edu/ph/www/roth>
  2802.  
  2803.   ╖  A similar kind of project on an Enhanced File System
  2804.      <http://www.virtual.net.au/~rjh/enh-fs.html>
  2805.  
  2806.   ╖  People who are awaiting support for VFAT32 and Joliet could have a
  2807.      look at the development page
  2808.      <http://bmrc.berkeley.edu/people/chaffee/index.html> for a preview.
  2809.      These drivers are now entering the 2.1.x kernel development series.
  2810.  
  2811.   ╖  There is an ongoing compression project that integrates in ext2fs
  2812.      and is called e2compr. For more information check out the e2compr
  2813.      homepage <http://netspace.net.au/~reiter/e2compr.html>.
  2814.  
  2815.   ╖  For more information on booting and also some BSD information have
  2816.      a look at booting information
  2817.      <http://www.paranoia.com/~vax/boot.html> page.
  2818.  
  2819.   For diagrams and information on all sorts of disk drives, controllers
  2820.   etc. both for current and discontinued lines The Ref
  2821.   <http://theref.c3d.rl.af.mil> is the site you need. There is a lot of
  2822.   useful information here, a real treasure trove.  You can also download
  2823.   the database using FTP <ftp://theref.c3d.rl.af.mil/public>.
  2824.  
  2825.   Please let me know if you have any other leads that can be of
  2826.   interest.
  2827.  
  2828.   12.7.  Search engines
  2829.  
  2830.   Remember you can also use the web search engines and that some, like
  2831.  
  2832.   ╖  Altavista <http://www.altavista.digital.com>
  2833.  
  2834.   ╖  Excite <http://www.excite.com>
  2835.  
  2836.   ╖  Hotbot <http://www.hotbot.com>
  2837.  
  2838.      can also search usenet news.
  2839.  
  2840.   Also remember that Dejanews <http://www.dejanews.com> is a dedicated
  2841.   news searcher that keeps a news spool from early 1995 and onwards.
  2842.  
  2843.   If you have to ask for help you are most likely to get help in the
  2844.   comp.os.linux.setup news group. Due to large workload and a slow
  2845.   network connection I am not able to follow that newsgroup so if you
  2846.   want to contact me you have to do so by e-mail.
  2847.  
  2848.   13.  Getting Help
  2849.  
  2850.   In the end you might find yourself unable to solve your problems and
  2851.   need help from someone else. The most efficient way is either to ask
  2852.   someone local or in your nearest Linux user group, search the web for
  2853.   the nearest one.
  2854.  
  2855.   Another possibility is to ask on Usenet News in one of the many, many
  2856.   newsgroups available. The problem is that these have such a high
  2857.   volume and noise (called low signal-to-noise ratio) that your question
  2858.   can easily fall through unanswered.
  2859.  
  2860.   No matter where you ask it is important to ask well or you will not be
  2861.   taken seriously. Saying just my disk does not work is not going to
  2862.   help you and instead the noise level is increased even further and if
  2863.   you are lucky someone will ask you to clarify.
  2864.  
  2865.   Instead you are recommended to describe your problems in some detail
  2866.   that will enable people to help you. The problem could lie somewhere
  2867.   you did not expect. Therefore you are advised to list up the following
  2868.   information on your system:
  2869.  
  2870.      Hardware
  2871.  
  2872.      ╖  Processor
  2873.  
  2874.      ╖  Chip set (Triton, Saturn etc)
  2875.  
  2876.      ╖  Bus (ISA, VESA, PCI etc)
  2877.  
  2878.      ╖  Expansion cards used (Disk controllers, video, io etc)
  2879.  
  2880.      Software
  2881.  
  2882.      ╖  BIOS (On motherboard and possibly SCSI host adapters)
  2883.  
  2884.      ╖  LILO, if used
  2885.  
  2886.      ╖  Linux kernel version as well as possible modifications and
  2887.         patches
  2888.  
  2889.      ╖  Kernel parameters, if any
  2890.  
  2891.      ╖  Software that shows the error (with version number or date)
  2892.  
  2893.      Peripherals
  2894.  
  2895.      ╖  Type of disk drives with manufacturer name, version and type
  2896.  
  2897.      ╖  Other relevant peripherals connected to the same busses
  2898.  
  2899.   As an example of how interrelated these problems are: an old chip set
  2900.   caused problems with a certain combination of video controller and
  2901.   SCSI host adapter.
  2902.  
  2903.   Remember that booting text is logged to /var/log/messages which can
  2904.   answer most of the questions above. Obviously if the drives fail you
  2905.   might not be able to get  the log saved to disk but you can at least
  2906.   scroll back up the screen using the SHIFT and PAGE UP keys. It may
  2907.   also be useful to include part of this in you request for help but do
  2908.   not go overboard, keep it brief as a complete log file dumped to
  2909.   Usenet News is more than a little annoying.
  2910.  
  2911.   14.  Concluding Remarks
  2912.  
  2913.   Disk tuning and partition decisions are difficult to make, and there
  2914.   are no hard rules here. Nevertheless it is a good idea to work more on
  2915.   this as the payoffs can be considerable. Maximizing usage on one drive
  2916.   only while the others are idle is unlikely to be optimal, watch the
  2917.   drive light, they are not there just for decoration. For a properly
  2918.   set up system the lights should look like Christmas in a disco. Linux
  2919.   offers software RAID but also support for some hardware base SCSI RAID
  2920.   controllers. Check what is available. As your system and experiences
  2921.   evolve you are likely to repartition and you might look on this
  2922.   document again. Additions are always welcome.
  2923.  
  2924.   14.1.  Coming Soon
  2925.  
  2926.   There are a few more important things that are about to appear here.
  2927.   In particular I will add more example tables as I am about to set up
  2928.   two fairly large and general systems, one at work and one at home.
  2929.   These should give some general feeling on how a system can be set up
  2930.   for either of these two purposes. Examples of smooth running existing
  2931.   systems are also welcome.
  2932.  
  2933.   There is also a fair bit of work left to do on the various kinds of
  2934.   file systems and utilities.
  2935.  
  2936.   There will be a big addition on drive technologies coming soon as well
  2937.   as a more in depth description on using fdisk or cfdisk.  The file
  2938.   systems will be beefed up as more features become available as well as
  2939.   more on RAID and what directories can benefit from what RAID level.
  2940.  
  2941.   Recently I received an information pack from DPT, who made the first
  2942.   hardware RAID supported by Linux. Their leaflets now carry the
  2943.   familiar penguin logo to show they support Linux. More in-depth
  2944.   information will come soon.
  2945.  
  2946.   There is some minor overlapping with the Linux Filesystem Structure
  2947.   Standard that I hope to integrate better soon, which will probably
  2948.   mean a big reworking of all the tables at the end of this document.
  2949.   When the new version is released there will be a substantial rewrite
  2950.   of some of the sections in this HOWTO but no release date has been
  2951.   announced yet.
  2952.  
  2953.   When the new standard appear various details such as directory names,
  2954.   sizes and file placements will be changed.
  2955.  
  2956.   I have made the assumption that the first partition starts at track 0
  2957.   and that this track is the innermost track. That, however, is looking
  2958.   more and more like an unwarranted assumption, and not only because of
  2959.   the logical re-mapping that takes place. More on this when information
  2960.   becomes available.
  2961.  
  2962.   As more people start reading this I should get some more comments and
  2963.   feedback. I am also thinking of making a program that can automate a
  2964.   fair bit of this decision making process and although it is unlikely
  2965.   to be optimum it should provide a simpler, more complete starting
  2966.   point.
  2967.  
  2968.   14.2.  Request for Information
  2969.  
  2970.   It has taken a fair bit of time to write this document and although
  2971.   most pieces are beginning to come together there are still some
  2972.   information needed before we are out of the beta stage.
  2973.  
  2974.   ╖  More information on swap sizing policies is needed as well as
  2975.      information on the largest swap size possible under the various
  2976.      kernel versions.
  2977.  
  2978.   ╖  How common is drive or file system corruption? So far I have only
  2979.      heard of problems caused by flaky hardware.
  2980.  
  2981.   ╖  References to speed and drives is needed.
  2982.  
  2983.   ╖  Are any other Linux compatible RAID controllers available?
  2984.  
  2985.   ╖  Leads to file system, volume management and other related software
  2986.      is welcome.
  2987.  
  2988.   ╖  What relevant monitoring, management and maintenance tools are
  2989.      available?
  2990.  
  2991.   ╖  General references to information sources are needed, perhaps this
  2992.      should be a separate document?
  2993.  
  2994.   ╖  Usage of /tmp and /var/tmp has been hard to determine, in fact what
  2995.      programs use which directory is not well defined and more
  2996.      information here is required. Still, it seems at least clear that
  2997.      these should reside on different physical drives in order to
  2998.      increase parallelicity.
  2999.  
  3000.   14.3.  Suggested Project Work
  3001.  
  3002.   Now and then people post on comp.os.linux.*, looking for good project
  3003.   ideas. Here I will list a few that comes to mind that are relevant to
  3004.   this document. Plans about big projects such as new file systems
  3005.   should still be posted in order to either find co-workers or see if
  3006.   someone is already working on it.
  3007.  
  3008.      Planning tools
  3009.         that can automate the design process outlines earlier would
  3010.         probably make a medium sized project, perhaps as an exercise in
  3011.         constraint based programming.
  3012.  
  3013.      Partitioning tools
  3014.         that take the output of the previously mentioned program and
  3015.         format drives in parallel and apply the appropriate symbolic
  3016.         links to the directory structure. It would probably be best if
  3017.         this were integrated in existing system installation software.
  3018.         The drive partitioning setup used in Solaris is an example of
  3019.         what it can look like.
  3020.  
  3021.      Surveillance tools
  3022.         that keep an eye on the partition sizes and warn before a
  3023.         partition overflows.
  3024.  
  3025.      Migration tools
  3026.         that safely lets you move old structures to new (for instance
  3027.         RAID) systems. This could probably be done as a shell script
  3028.         controlling a back up program and would be rather simple. Still,
  3029.         be sure it is safe and that the changes can be undone.
  3030.  
  3031.   15.  Questions and Answers
  3032.  
  3033.   This is just a collection of what I believe are the most common
  3034.   questions people might have. Give me more feedback and I will turn
  3035.   this section into a proper FAQ.
  3036.  
  3037.   ╖  Q:How many physical disk drives (spindles) does a Linux system
  3038.      need?
  3039.  
  3040.      A: Linux can run just fine on one drive (spindle).  Having enough
  3041.      RAM (around 32 MB, and up to 64 MB) to support swapping is a better
  3042.      price/performance choice than getting a second disk.  (E)IDE disk
  3043.      is usually cheaper (but a little slower) than SCSI.
  3044.  
  3045.   ╖  Q: I have a single drive, will this HOWTO help me?
  3046.  
  3047.      A: Yes, although only to a minor degree. Still, the section on
  3048.      ``Physical Track Positioning'' will offer you some gains.
  3049.  
  3050.   ╖  Q: Are there any disadvantages in this scheme?
  3051.  
  3052.      A: There is only a minor snag: if even a single partition overflows
  3053.      the system might stop working properly. The severity depends of
  3054.      course on what partition is affected. Still this is not hard to
  3055.      monitor, the command df gives you a good overview of the situation.
  3056.      Also check the swap partition(s) using free to make sure you are
  3057.      not about to run out of virtual memory.
  3058.  
  3059.   ╖  Q: OK, so should I split the system into as many partitions as
  3060.      possible for a single drive?
  3061.  
  3062.      A: No, there are several disadvantages to that. First of all
  3063.      maintenance becomes needlessly complex and you gain very little in
  3064.      this. In fact if your partitions are too big you will seek across
  3065.      larger areas than needed.  This is a balance and dependent on the
  3066.      number of physical drives you have.
  3067.  
  3068.   ╖  Q: Does that mean more drives allows more partitions?
  3069.  
  3070.      A: To some degree, yes. Still, some directories should not be split
  3071.      off from root, check out the file system standard (soon released
  3072.      under the name File Hierarchy Standard) for more details.
  3073.  
  3074.   ╖  Q: What if I have many drives I want to use?
  3075.  
  3076.      A: If you have more than 3-4 drives you should consider using RAID
  3077.      of some form. Still, it is a good idea to keep your root partition
  3078.      on a simple partition without RAID, see the section on ``RAID'' for
  3079.      more details.
  3080.  
  3081.   ╖  Q: I have installed the latest Windows95 but cannot access this
  3082.      partition from within the Linux system, what is wrong?
  3083.  
  3084.      A: Most likely you are using FAT32 in your windows partition. It
  3085.      seems that Microsoft decided we needed yet another format, and this
  3086.      was introduced in their latest version of Windows95, called OSR2.
  3087.      The advantage is that this format is better suited to large drives.
  3088.      Unfortunately there is no stable driver for Linux out yet . A test
  3089.      version is out but not yet in the standard kernel.
  3090.  
  3091.      You might also be interested to hear that Microsoft NT 4.0 does not
  3092.      support it yet either.
  3093.  
  3094.      Until a stable version is available you can avoid this problem by
  3095.      installing Windows95 over an existing FAT16 partition, made for
  3096.      instance by an older installation of DOS. This forces the Windows95
  3097.      to use FAT16 which is supported by Linux.
  3098.  
  3099.   ╖  Q: I cannot get the disk size and partition sizes to match,
  3100.      something is missing. What has happened?
  3101.  
  3102.      A:It is possible you have mounted a partition onto a mount point
  3103.      that was not an empty directory. Mount points are directories and
  3104.      if it is not empty the mounting will mask the contents. If you do
  3105.      the sums you will see the amount of disk space used in this
  3106.      directory is missing from the observed total.
  3107.  
  3108.      To solve this you can boot from a rescue disk and see what is
  3109.      hiding behind your mount points and remove or transfer the contents
  3110.      by mounting th offending partition on a temporary mounting point.
  3111.      You might find it useful to have "spare" emergency mounting points
  3112.      ready made.
  3113.  
  3114.   ╖  Q: What is this nyx that is mentioned several times here?
  3115.  
  3116.      A: It is a large free Unix system with currently about 10000 users.
  3117.      I use it for my web pages for this HOWTO as well as a source of
  3118.      ideas for a setup of large Unix systems. It has been running for
  3119.      many years and has a quite stable setup. For more information you
  3120.      can view the Nyx homepage <http://www.nyx.net> which also gives you
  3121.      information on how to get your own free account.
  3122.  
  3123.   16.  Bits and Pieces
  3124.  
  3125.   This is basically a section where I stuff all the bits I have not yet
  3126.   decided where should go, yet that I feel is worth knowing about. It is
  3127.   a kind of transient area.
  3128.  
  3129.   16.1.  Combining swap and /tmp
  3130.  
  3131.   Recently there have been discussions in the various linux related news
  3132.   groups about specialized file systems for temporary storage.  This is
  3133.   partly inspired by the tmpfs on *BSD* and Solaris, as well as swapfs
  3134.   on the NeXT machines.
  3135.  
  3136.   The rationale is that these are temporary storage that normally does
  3137.   not require much space, yet in normal systems you need to reserve a
  3138.   certain amount of space for these. Elementary statistical knowledge
  3139.   tells you (very simplified) that when you sum a number of variables
  3140.   the relative statistical uncertainty decreases. So combining swap and
  3141.   /tmp you do not need to reserve as much space as you otherwise would
  3142.   need.
  3143.  
  3144.   This specialized file system is nothing more than a swappable RAM disk
  3145.   that are swapped out to disk when and only when space is limited, thus
  3146.   effectively putting temporary files on the swap partition.
  3147.  
  3148.   There is, however, a snag. This scheme prevents you from getting
  3149.   parallel activity on swap and /tmp drives so under heavy activity the
  3150.   system takes a bigger performance hit. Put another way, you trade
  3151.   speed to get space. Interleaving across multiple drives reduces this
  3152.   somewhat.
  3153.  
  3154.   16.2.  Interleaved swap drives.
  3155.  
  3156.   This is not striping across several drives, instead drives are
  3157.   accessed in a round robin fashion in order to spread the load in a
  3158.   crude fashion.  In Linux you additionally have a priority parameter
  3159.   you can adjust for tuning your system, especially useful if your disks
  3160.   differs  significantly in speed. Check man 8 swapon as well as man 2
  3161.   swapon for more information.
  3162.  
  3163.   16.3.  Swap partition: to use or not to use
  3164.  
  3165.   In many cases you do not need a swap partition, for instance if you
  3166.   have plenty of RAM, say, more than 64 MB, and you are the sole user of
  3167.   the machine. In this case you can experiment running without a swap
  3168.   partition and check the system logs to see if you ran out of virtual
  3169.   memory at any point.
  3170.  
  3171.   Removing swap partitions have two advantages:
  3172.  
  3173.   ╖  you save disk space (rather obvious really)
  3174.  
  3175.   ╖  you save seek time as swap partitions otherwise would lie in the
  3176.      middle of your disk space.
  3177.  
  3178.   In the end, having a swap partition is like having a heated toilet:
  3179.   you do not use it very often, but you sure appreciate it when you
  3180.   require it.
  3181.  
  3182.   16.4.  Mount point and /mnt
  3183.  
  3184.   In an earlier version of this document I proposed to put all
  3185.   permanently mounted partitions under /mnt. That, however, is not such
  3186.   a good idea as this itself can be used as a mount point, which leads
  3187.   to all mounted partitions becoming unavailable. Instead I will propose
  3188.   mounting straight from root using a meaningful name like
  3189.   /mnt.descriptive-name.
  3190.  
  3191.   Lately I have become aware that some Linux distributions use mount
  3192.   points at subdirectories under /mnt, such as /mnt/floppy and
  3193.   /mnt/cdrom, which just shows how confused the whole issue is.
  3194.   Hopefully FHS should clarify this.
  3195.  
  3196.   16.5.  SCSI id numbers and names
  3197.  
  3198.   Partitions are labeled in the order they are found, not depending on
  3199.   the SCSI id number. This means that if you add a drive with an id
  3200.   number inserted in the previous order of numbers, or change id number
  3201.   in any other way, the partition names will be messed up. This is
  3202.   important if you use removable media. In order to save yourself from
  3203.   some unpleasant experiences, you are recommended to use low numbers
  3204.   for fixed media and reserve the last number(s) for removable media
  3205.   drives.
  3206.  
  3207.   Many have been bitten by this misfeature and there is a strong call
  3208.   for something to be done about it. Nobody knows how soon this will be
  3209.   fixed so in the meantime it is wise to take this into consideration
  3210.   when you design your system. For instance it may be a good idea to use
  3211.   the lowest SCSI id number for you root disk so that it has the least
  3212.   probability of being renumbered should one drive fail.
  3213.  
  3214.   16.6.  Power and Heating
  3215.  
  3216.   Not many years ago a machine with the equivalent power of a modern PC
  3217.   required 3-phase power and cooling, usually by air conditioning the
  3218.   machine room but some times also by water cooling. Technology has
  3219.   progressed very quickly giving not only high speed but also low power
  3220.   components. Still, there is a definite limit to the technology,
  3221.   something one should keep in mind as the system is expanded with yet
  3222.   another disk drive or PCI card. When the power supply is running at
  3223.   full rated power, keep in mind that all this energy is going
  3224.   somewhere, mostly into heat. Unless this is dissipated using fans you
  3225.   will get a serious heating inside the cabinet followed by a reduced
  3226.   reliability and also life time of the electronics.  Manufacturers
  3227.   state minimum cooling requirements for their drives, usually in terms
  3228.   of cubic feet per minute (CFM). You are well advised to take this
  3229.   serious.
  3230.  
  3231.   Keep air flow passages open, clean out dust and check the temperature
  3232.   of your system running. If it is too hot to touch it is probably
  3233.   running too hot.
  3234.  
  3235.   If possible use sequential spin up for the drives. It is during spin
  3236.   up, when the drive platters accelerate up to normal speed, that a
  3237.   drive consumes maximum power and if all drives start up simultaneously
  3238.   you could go beyond the rated power maximum of your power supply.
  3239.  
  3240.   16.7.  Dejanews
  3241.  
  3242.   This is an Internet system that no doubt most of you are familiar
  3243.   with.  It searches and serves Usenet News articles from 1995 and to
  3244.   the latest postings and also offers a web based reading and posting
  3245.   interface.  There is a lot more, check out Dejanews
  3246.   <http://www.dejanews.com> for more information.
  3247.  
  3248.   What perhaps is less known, is that they use about 20 Linux SMP
  3249.   computers each of which uses the md module to manage between 4 and 24
  3250.   Gig of disk space (over 150 Gig altogether) for this service.  The
  3251.   system is continuously growing but at the time of writing they use
  3252.   mostly dual Pentium Pro 200MHz systems with 256 MB RAM.
  3253.  
  3254.   A production machine normally has 1 disk for the operating system and
  3255.   between 4 and 6 disks managed by the md module where the articles are
  3256.   archived.  The drives are connected to BusLogic Model BT-946C PCI SCSI
  3257.   adapters, usually two to a machine.
  3258.  
  3259.   Just in case: this is not an advertisement, it is stated as an example
  3260.   of how much is required for what is a major Internet service.
  3261.  
  3262.   16.8.  File system structure
  3263.  
  3264.   There are many file system structures in existence, differing with
  3265.   FSSTND (and soon FHS) to varying degree both in terms of philosophy,
  3266.   strategy and implementation. It is not possible to detail all here,
  3267.   instead the interested reader should read the relevant manual page,
  3268.   man hier which is available on many platforms and implementations.
  3269.  
  3270.   16.9.  Track numbering and optimizing schemes
  3271.  
  3272.   In the old days the file system used to take advantage of knowing the
  3273.   physical drive parameters in order to optimize transfers, for instance
  3274.   by endeavouring to keep a file within a single track if possible which
  3275.   saves track-to-track seek time. These days with logical drive
  3276.   parameters, drive cache and schemes to map out bad sectors, such
  3277.   optimizations become meaningless and might even cost more than it
  3278.   would gain. As most Linux installations use modern file systems these
  3279.   schemes are not used, however, some other operating systems have
  3280.   retained such schemes.
  3281.  
  3282.   17.  Appendix A: Partitioning layout table: mounting and linking
  3283.  
  3284.   The following table is designed to make layout a simpler paper and
  3285.   pencil exercise. It is probably best to print it out (using NON
  3286.   PROPORTIONAL fonts) and adjust the numbers until you are happy with
  3287.   them.
  3288.  
  3289.   Mount point is what directory you wish to mount a partition on or the
  3290.   actual device. This is also a good place to note how you plan to use
  3291.   symbolic links.
  3292.  
  3293.   The size given corresponds to a fairly big Debian 1.2.6 installation.
  3294.   Other examples are coming later.
  3295.  
  3296.   Mainly you use this table to select what structure and drives you will
  3297.   use, the partition numbers and letters will come from the next two
  3298.   tables.
  3299.  
  3300.        Directory       Mount point     speed   seek    transfer        size    SIZE
  3301.  
  3302.        swap            __________      ooooo   ooooo   ooooo           32      ____
  3303.  
  3304.        /               __________      o       o       o               20      ____
  3305.  
  3306.        /tmp            __________      oooo    oooo    oooo                    ____
  3307.  
  3308.        /var            __________      oo      oo      oo              25      ____
  3309.        /var/tmp        __________      oooo    oooo    oooo                    ____
  3310.        /var/spool      __________                                              ____
  3311.        /var/spool/mail __________      o       o       o                       ____
  3312.        /var/spool/news __________      ooo     ooo     oo                      ____
  3313.        /var/spool/____ __________      ____    ____    ____                    ____
  3314.  
  3315.        /home           __________      oo      oo      oo                      ____
  3316.  
  3317.        /usr            __________                                      500     ____
  3318.        /usr/bin        __________      o       oo      o               250     ____
  3319.        /usr/lib        __________      oo      oo      ooo             200     ____
  3320.        /usr/local      __________                                              ____
  3321.        /usr/local/bin  __________      o       oo      o                       ____
  3322.        /usr/local/lib  __________      oo      oo      ooo                     ____
  3323.        /usr/local/____ __________                                              ____
  3324.        /usr/src        __________      o       oo      o               50      ____
  3325.  
  3326.        DOS             __________      o       o       o                       ____
  3327.        Win             __________      oo      oo      oo                      ____
  3328.        NT              __________      ooo     ooo     ooo                     ____
  3329.  
  3330.        /mnt._________  __________      ____    ____    ____                    ____
  3331.        /mnt._________  __________      ____    ____    ____                    ____
  3332.        /mnt._________  __________      ____    ____    ____                    ____
  3333.        /_____________  __________      ____    ____    ____                    ____
  3334.        /_____________  __________      ____    ____    ____                    ____
  3335.        /_____________  __________      ____    ____    ____                    ____
  3336.  
  3337.        Total capacity:
  3338.  
  3339.   18.  Appendix B: Partitioning layout table: numbering and sizing
  3340.  
  3341.   This table follows the same logical structure as the table above where
  3342.   you decided what disk to use. Here you select the physical tracking,
  3343.   keeping in mind the effect of track positioning mentioned earlier in
  3344.   ``Physical Track Positioning''.
  3345.  
  3346.   The final partition number will come out of the table after this.
  3347.  
  3348.     Drive           sda     sdb     sdc     hda     hdb     hdc     ___
  3349.  
  3350.   SCSI ID         |  __   |  __   |  __   |
  3351.  
  3352.   Directory
  3353.   swap            |       |       |       |       |       |       |
  3354.  
  3355.   /               |       |       |       |       |       |       |
  3356.  
  3357.   /tmp            |       |       |       |       |       |       |
  3358.  
  3359.   /var            :       :       :       :       :       :       :
  3360.   /var/tmp        |       |       |       |       |       |       |
  3361.   /var/spool      :       :       :       :       :       :       :
  3362.   /var/spool/mail |       |       |       |       |       |       |
  3363.   /var/spool/news :       :       :       :       :       :       :
  3364.   /var/spool/____ |       |       |       |       |       |       |
  3365.  
  3366.   /home           |       |       |       |       |       |       |
  3367.  
  3368.   /usr            |       |       |       |       |       |       |
  3369.   /usr/bin        :       :       :       :       :       :       :
  3370.   /usr/lib        |       |       |       |       |       |       |
  3371.   /usr/local      :       :       :       :       :       :       :
  3372.   /usr/local/bin  |       |       |       |       |       |       |
  3373.   /usr/local/lib  :       :       :       :       :       :       :
  3374.   /usr/local/____ |       |       |       |       |       |       |
  3375.   /usr/src        :       :       :       :
  3376.  
  3377.   DOS             |       |       |       |       |       |       |
  3378.   Win             :       :       :       :       :       :       :
  3379.   NT              |       |       |       |       |       |       |
  3380.  
  3381.   /mnt.___/_____  |       |       |       |       |       |       |
  3382.   /mnt.___/_____  :       :       :       :       :       :       :
  3383.   /mnt.___/_____  |       |       |       |       |       |       |
  3384.   /_____________  :       :       :       :       :       :       :
  3385.   /_____________  |       |       |       |       |       |       |
  3386.   /_____________  :       :       :       :       :       :       :
  3387.  
  3388.   Total capacity:
  3389.  
  3390.   19.  Appendix C: Partitioning layout table: partition placement
  3391.  
  3392.   This is just to sort the partition numbers in ascending order ready to
  3393.   input to fdisk or cfdisk. Here you take physical track positioning
  3394.   into account when finalizing your design. Unless you get specific
  3395.   information otherwise, you can assume track 0 is the outermost track.
  3396.  
  3397.   These numbers and letters are then used to update the previous tables,
  3398.   all of which you will find very useful in later maintenance.
  3399.  
  3400.   In case of disk crash you might find it handy to know what SCSI id
  3401.   belongs to which drive, consider keeping a paper copy of this.
  3402.  
  3403.           Drive :   sda     sdb     sdc     hda     hdb     hdc     ___
  3404.  
  3405.   Total capacity: |  ___  |  ___  |  ___  |  ___  |  ___  |  ___  |  ___
  3406.   SCSI ID         |  __   |  __   |  __   |
  3407.  
  3408.   Partition
  3409.  
  3410.   1               |       |       |       |       |       |       |
  3411.   2               :       :       :       :       :       :       :
  3412.   3               |       |       |       |       |       |       |
  3413.   4               :       :       :       :       :       :       :
  3414.   5               |       |       |       |       |       |       |
  3415.   6               :       :       :       :       :       :       :
  3416.   7               |       |       |       |       |       |       |
  3417.   8               :       :       :       :       :       :       :
  3418.   9               |       |       |       |       |       |       |
  3419.   10              :       :       :       :       :       :       :
  3420.   11              |       |       |       |       |       |       |
  3421.   12              :       :       :       :       :       :       :
  3422.   13              |       |       |       |       |       |       |
  3423.   14              :       :       :       :       :       :       :
  3424.   15              |       |       |       |       |       |       |
  3425.   16              :       :       :       :       :       :       :
  3426.  
  3427.   20.  Appendix D: Example: Multipurpose server
  3428.  
  3429.   The following table is from the setup of a medium sized multipurpose
  3430.   server where I work. Aside from being a general Linux machine it will
  3431.   also be a network related server (DNS, mail, FTP, news, printers etc.)
  3432.   X server for various CAD programs, CD ROM burner and many other
  3433.   things.  The files reside on 3 SCSI drives with a capacity of 600,
  3434.   1000 and 1300 MB.
  3435.  
  3436.   Some further speed could possibly be gained by splitting /usr/local
  3437.   from the rest of the /usr system but we deemed the further added
  3438.   complexity would not be worth it. With another couple of drives this
  3439.   could be more worthwhile. In this setup drive sda is old and slow and
  3440.   could just a well be replaced by an IDE drive. The other two drives
  3441.   are both rather fast. Basically we split most of the load between
  3442.   these two. To reduce dangers of imbalance in partition sizing we have
  3443.   decided to keep /usr/bin and /usr/local/bin in one drive and /usr/lib
  3444.   and /usr/local/lib on another separate drive which also affords us
  3445.   some drive parallelizing.
  3446.  
  3447.   Even more could be gained by using RAID but we felt that as a server
  3448.   we needed more reliability than was then afforded by the md patch and
  3449.   a dedicated RAID controller was out of our reach.
  3450.  
  3451.   21.  Appendix E: Example: mounting and linking
  3452.  
  3453.   Directory       Mount point     speed   seek    transfer        size    SIZE
  3454.  
  3455.   swap            sdb2, sdc2      ooooo   ooooo   ooooo           32      2x64
  3456.  
  3457.   /               sda2            o       o       o               20       100
  3458.  
  3459.   /tmp            sdb3            oooo    oooo    oooo                     300
  3460.  
  3461.   /var            __________      oo      oo      oo                      ____
  3462.   /var/tmp        sdc3            oooo    oooo    oooo                     300
  3463.   /var/spool      sdb1                                                     436
  3464.   /var/spool/mail __________      o       o       o                       ____
  3465.   /var/spool/news __________      ooo     ooo     oo                      ____
  3466.   /var/spool/____ __________      ____    ____    ____                    ____
  3467.  
  3468.   /home           sda3            oo      oo      oo                       400
  3469.  
  3470.   /usr            sdb4                                            230      200
  3471.   /usr/bin        __________      o       oo      o               30      ____
  3472.   /usr/lib        -> libdisk      oo      oo      ooo             70      ____
  3473.   /usr/local      __________                                              ____
  3474.   /usr/local/bin  __________      o       oo      o                       ____
  3475.   /usr/local/lib  -> libdisk      oo      oo      ooo                     ____
  3476.   /usr/local/____ __________                                              ____
  3477.   /usr/src        ->/home/usr.src o       oo      o               10      ____
  3478.  
  3479.   DOS             sda1            o       o       o                        100
  3480.   Win             __________      oo      oo      oo                      ____
  3481.   NT              __________      ooo     ooo     ooo                     ____
  3482.  
  3483.   /mnt.libdisk    sdc4            oo      oo      ooo                      226
  3484.   /mnt.cd         sdc1            o       o       oo                       710
  3485.  
  3486.   Total capacity: 2900 MB
  3487.  
  3488.   22.  Appendix F: Example: numbering and sizing
  3489.  
  3490.   Here we do the adjustment of sizes and positioning.
  3491.  
  3492.   Directory         sda     sdb     sdc
  3493.  
  3494.   swap            |       |   64  |   64  |
  3495.  
  3496.   /               |  100  |       |       |
  3497.  
  3498.   /tmp            |       |  300  |       |
  3499.  
  3500.   /var            :       :       :       :
  3501.   /var/tmp        |       |       |  300  |
  3502.   /var/spool      :       :  436  :       :
  3503.   /var/spool/mail |       |       |       |
  3504.   /var/spool/news :       :       :       :
  3505.   /var/spool/____ |       |       |       |
  3506.  
  3507.   /home           |  400  |       |       |
  3508.  
  3509.   /usr            |       |  200  |       |
  3510.   /usr/bin        :       :       :       :
  3511.   /usr/lib        |       |       |       |
  3512.   /usr/local      :       :       :       :
  3513.   /usr/local/bin  |       |       |       |
  3514.   /usr/local/lib  :       :       :       :
  3515.   /usr/local/____ |       |       |       |
  3516.   /usr/src        :       :       :       :
  3517.  
  3518.   DOS             |  100  |       |       |
  3519.   Win             :       :       :       :
  3520.   NT              |       |       |       |
  3521.  
  3522.   /mnt.libdisk    |       |       |  226  |
  3523.   /mnt.cd         :       :       :  710  :
  3524.   /mnt.___/_____  |       |       |       |
  3525.  
  3526.   Total capacity: |  600  | 1000  | 1300  |
  3527.  
  3528.   23.  Appendix G: Example: partition placement
  3529.  
  3530.   This is just to sort the partition numbers in ascending order ready to
  3531.   input to fdisk or cfdisk. Remember to optimize for physical track
  3532.   positioning (not done here).
  3533.  
  3534.                Drive :   sda     sdb     sdc
  3535.  
  3536.        Total capacity: |   600 |  1000 |  1300 |
  3537.  
  3538.        Partition
  3539.  
  3540.        1               |   100 |   436 |   710 |
  3541.        2               :   100 :    64 :    64 :
  3542.        3               |   400 |   300 |   300 |
  3543.        4               :       :   200 :   226 :
  3544.  
  3545.   24.  Appendix H: Example II
  3546.  
  3547.   The following is an example of a server setup in an academic setting,
  3548.   and is contributed by nakano (at) apm.seikei.ac.jp. I have only done
  3549.   minor editing to this section.
  3550.  
  3551.   /var/spool/delegate is a directory for storing logs and cache files of
  3552.   an WWW proxy server program, "delegated". Since I don't notice it
  3553.   widely, there are 1000--1500 requests/day currently, and average disk
  3554.   usage is 15--30% with expiration of caches each day.
  3555.  
  3556.   /mnt.archive is used for data files which are big and not frequently
  3557.   referenced such a s experimental data (especially graphic ones),
  3558.   various source archives, and Win95 backups (growing very fast...).
  3559.  
  3560.   /mnt.root is backup root file system containing rescue utilities. A
  3561.   boot floppy is also prepared to boot with this partition.
  3562.  
  3563.   =================================================
  3564.   Directory               sda      sdb     hda
  3565.  
  3566.   swap                    |    64 |    64 |       |
  3567.   /                       |       |       |    20 |
  3568.   /tmp                    |       |       |   180 |
  3569.  
  3570.   /var                    :   300 :       :       :
  3571.   /var/tmp                |       |   300 |       |
  3572.   /var/spool/delegate     |   300 |       |       |
  3573.  
  3574.   /home                   |       |       |   850 |
  3575.   /usr                    |   360 |       |       |
  3576.   /usr/lib                -> /mnt.lib/usr.lib
  3577.   /usr/local/lib          -> /mnt.lib/usr.local.lib
  3578.  
  3579.   /mnt.lib                |       |   350 |       |
  3580.   /mnt.archive            :       :  1300 :       :
  3581.   /mnt.root               |       |    20 |       |
  3582.  
  3583.   Total capacity:            1024    2034    1050
  3584.  
  3585.   =================================================
  3586.           Drive :           sda     sdb     hda
  3587.   Total capacity:         |  1024 |  2034 |  1050 |
  3588.  
  3589.   Partition
  3590.   1                       |   300 |    20 |    20 |
  3591.   2                       :    64 :  1300 :   180 :
  3592.   3                       |   300 |    64 |   850 |
  3593.   4                       :   360 :   ext :       :
  3594.   5                       |       |   300 |       |
  3595.   6                       :       :   350 :       :
  3596.  
  3597.   Filesystem         1024-blocks  Used Available Capacity Mounted on
  3598.   /dev/hda1              19485   10534     7945     57%   /
  3599.   /dev/hda2             178598      13   169362      0%   /tmp
  3600.   /dev/hda3             826640  440814   343138     56%   /home
  3601.   /dev/sda1             306088   33580   256700     12%   /var
  3602.   /dev/sda3             297925   47730   234807     17%   /var/spool/delegate
  3603.   /dev/sda4             363272  170872   173640     50%   /usr
  3604.   /dev/sdb5             297598       2   282228      0%   /var/tmp
  3605.   /dev/sdb2            1339248  302564   967520     24%   /mnt.archive
  3606.   /dev/sdb6             323716   78792   228208     26%   /mnt.lib
  3607.  
  3608.   Apparently /tmp and /var/tmp is too big. These directories shall be
  3609.   packed together into one partition when disk space shortage comes.
  3610.  
  3611.   /mnt.lib is also seemed to be, but I plan to install newer TeX and
  3612.   ghostscript archives, so /usr/local/lib may grow about 100 MB or so
  3613.   (since we must use Japanese fonts!).
  3614.  
  3615.   Whole system is backed up by Seagate Tapestore 8000 (Travan TR-4,
  3616.   4G/8G).
  3617.  
  3618.   25.  Appendix I: Example III: SPARC Solaris
  3619.  
  3620.   The following section is the basic design used at work for a number of
  3621.   Sun SPARC servers running Solaris 2.5.1 in an industrial development
  3622.   environment. It serves a number of database and cad applications in
  3623.   addition to the normal services such as mail.
  3624.  
  3625.   Simplicity is emphasized here so /usr/lib has not been split off from
  3626.   /usr.
  3627.  
  3628.   This is the basic layout, planned for about 100 users.
  3629.  
  3630.           Drive:        SCSI 0                      SCSI 1
  3631.  
  3632.           Partition     Size (MB)   Mount point    Size (MB)   Mount point
  3633.  
  3634.             0           160         swap           160         swap
  3635.             1           100         /tmp           100         /var/tmp
  3636.             2           400         /usr
  3637.             3           100         /
  3638.             4            50         /var
  3639.             5
  3640.             6           remainder   /local0        remainder   /local1
  3641.  
  3642.   Due to specific requirements at this place it is at times necessary to
  3643.   have large partitions available on a short notice. Therefore drive 0
  3644.   is given as many tasks as feasible, leaving a large /local1 partition.
  3645.  
  3646.   This setup has been in use for some time now and found satisfactorily.
  3647.  
  3648.   For a more general and balanced system it would be better to swap /tmp
  3649.   and /var/tmp and then move /var to drive 1.
  3650.  
  3651.