Kapitel 11. Konfiguration und Tuning

Leider stellen nach wie vor viele Unternehmen die Spezifikationen ihrer Treiber der Open Source Gemeinde nicht zur Verfügung, weil sie diese Informationen als Geschäftsgeheimnisse betrachten. Daher haben die Entwickler von FreeBSD und anderen Betriebssystemen nur zwei Möglichkeiten. Entweder versuchen sie in einem aufwändigen Prozess den Treiber durch Reverse Engineering nachzubauen, oder sie versuchen, die vorhandenen Binärtreiber der Microsoft® Windows®-Plattform zu verwenden.

FreeBSD bietet "native" Unterstützung für die Network Driver Interface Specification (NDIS). ndisgen(8) wird benutzt, um einen Windows® XP-Treiber in ein Format zu konvertieren, das von FreeBSD verwendet werden kann. Da der ndis(4)-Treiber einen Windows® XP-Binärtreiber nutzt, kann er nur auf i386™- und amd64-Systemen verwendet werden. Unterstützt werden PCI, CardBus, PCMCIA und USB-Geräte.

Um den NDISulator zu verwenden, benötigen Sie drei Dinge:

Laden Sie die .SYS- und .INF-Dateien für die Karte. Diese befinden sich meistens auf einer beigelegten CD-ROM, oder können von der Internetseite des Herstellers heruntergeladen werden. In den folgenden Beispielen werden die Dateien W32DRIVER.SYS und W32DRIVER.INF verwendet.

Die Architektur des Treibers muss zur jeweiligen Version von FreeBSD passen. Benutzen Sie einen Windows® 32-bit Treiber für FreeBSD/i386. Für FreeBSD/amd64 wird ein Windows® 64-bit Treiber benötigt.

Als Nächstes kompilieren Sie den binären Treiber, um ein Kernelmodul zu erzeugen. Dazu rufen Sie als root ndisgen(8) auf:

Dieses Kommando arbeitet interaktiv, benötigt es weitere Informationen, so fragt es Sie danach. Das Ergebnis ist ein neu erzeugtes Kernelmodul im aktuellen Verzeichnis. Benutzen Sie kldload(8) um das neue Modul zu laden:

Neben dem erzeugten Kernelmodul müssen auch die Kernelmodule ndis.ko und if_ndis.ko geladen werden. Dies passiert automatisch, wenn Sie ein von ndis(4) abhängiges Modul laden. Andernfalls können die Module mit den folgenden Kommandos manuell geladen werden:

Der erste Befehl lädt den ndis(4)-Miniport-Treiber, der zweite das tatsächliche Netzwerkgerät.

Überprüfen Sie die Ausgabe von dmesg(8) auf eventuelle Fehler während des Ladevorgangs. Gab es dabei keine Probleme, sollte die Ausgabe wie folgt aussehen:

Ab jetzt kann das Gerät ndis0 wie jede andere Netzwerkkarte konfiguriert werden.

Um die ndis(4)-Module automatisch beim Systemstart zu laden, kopieren Sie das erzeugte Modul W32DRIVER_SYS.ko nach /boot/modules. Danach fügen Sie die folgende Zeile in /boot/loader.conf ein:

Um zu prüfen, ob die Ethernet-Karte richtig konfiguriert ist, testen Sie zunächst mit ping(8) den Adapter selbst und sprechen Sie dann eine andere Maschine im LAN an.

Zuerst, der Test des Adapters:

Um die Namensauflösung zu testen, verwenden Sie den Namen der Maschine anstelle der IP-Adresse. Wenn kein DNS-Server im Netzwerk vorhanden ist, muss /etc/hosts entsprechend eingerichtet sein. Fügen Sie dazu die Namen und IP-Adressen der Rechner im LAN in /etc/hosts hinzu, falls sie nicht bereits vorhanden sind. Weitere Informationen finden Sie in hosts(5) und /usr/shared/examples/etc/hosts.

Fehler zu beheben, ist immer sehr mühsam. Indem Sie die einfachen Sachen zuerst prüfen, erleichtern Sie sich die Aufgabe. Steckt das Netzwerkkabel? Sind die Netzwerkdienste richtig konfiguriert? Funktioniert die Firewall? Wird die Netzwerkkarte von FreeBSD unterstützt? Lesen Sie immer die Hardware-Informationen des Releases, bevor Sie einen Fehlerbericht einsenden. Aktualisieren Sie die FreeBSD-Version auf die neueste -STABLE Version. Suchen Sie in den Archiven der Mailinglisten und im Internet nach bekannten Lösungen.

Wenn die Karte funktioniert, die Verbindungen aber zu langsam sind, sollten Sie tuning(7) lesen. Prüfen Sie auch die Netzwerkkonfiguration, da falsche Einstellungen die Ursache für langsame Verbindungen sein können.

Wenn Sie viele device timeout Meldungen in den Systemprotokollen finden, prüfen Sie, dass es keinen Konflikt zwischen der Netzwerkkarte und anderen Geräten des Systems gibt. Überprüfen Sie nochmals die Verkabelung. Unter Umständen benötigen Sie eine andere Netzwerkkarte.

Bei watchdog timeout Fehlermeldungen, kontrollieren Sie zuerst die Verkabelung. Überprüfen Sie dann, ob der PCI-Steckplatz der Karte Bus Mastering unterstützt. Auf einigen älteren Motherboards ist das nur für einen Steckplatz (meistens Steckplatz 0) der Fall. Lesen Sie in der Dokumentation der Karte und des Motherboards nach, ob das vielleicht die Ursache des Problems sein könnte.

Die Meldung No route to host erscheint, wenn das System ein Paket nicht zustellen kann. Das kann vorkommen weil beispielsweise keine Default-Route gesetzt wurde oder das Netzwerkkabel nicht richtig steckt. Schauen Sie in der Ausgabe von netstat -rn nach, ob eine gültige Route zu dem Zielsystem existiert. Wenn nicht, lesen Sie “Gateways und Routen”.

Die Meldung ping: sendto: Permission denied wird oft von einer falsch konfigurierten Firewall verursacht. Wenn keine Regeln definiert wurden, blockiert eine aktivierte Firewall alle Pakete, selbst einfache ping(8)-Pakete. Weitere Informationen erhalten Sie in Firewalls.

Falls die Leistung der Karte schlecht ist, setzen Sie die Medienerkennung von autoselect (automatisch) auf das richtige Medium. In vielen Fällen löst diese Maßnahme Leistungsprobleme. Wenn nicht, prüfen Sie nochmal die Netzwerkeinstellungen und lesen Sie tuning(7).

Ein Protokollserver ist ein System, welches Protokollinformationen von anderen Hosts akzeptiert. Bevor Sie diesen Server konfigurieren, prüfen Sie folgendes:

Bearbeiten Sie /etc/syslog.conf auf dem Server. Tragen Sie den Namen des Clients ein, den Verbindungsweg und den Namen der Protokolldatei. Dieses Beispiel verwendet den Rechnernamen B, alle Verbindungswege, und die Protokolle werden in /var/log/logclient.log gespeichert.

Fügen Sie für jeden Client zwei Zeilen hinzu, falls Sie mehrere Clients in diese Datei aufnehmen. Weitere Informationen über die verfügbaren Verbindungswege finden Sie in syslog.conf(5).

Konfigurieren Sie als nächstes /etc/rc.conf:

Der erste Eintrag startet syslogd während des Bootens. Der zweite Eintrag erlaubt es, Daten von dem spezifizierten Client auf diesem Server zu akzeptieren. Die Verwendung von -v -v erhöht die Anzahl von Protokollnachrichten. Dies ist hilfreich für die Feineinstellung der Verbindungswege, da Administratoren auf diese Weise erkennen, welche Arten von Nachrichten von welchen Verbindungswegen protokolliert werden.

Mehrere -a-Optionen können angegeben werden, um die Protokollierung von mehreren Clients zu erlauben. IP-Adressen und ganze Netzblöcke können ebenfalls spezifiziert werden. Eine vollständige Liste der Optionen finden Sie in syslogd(8).

Zum Schluss muss die Protokolldatei erstellt werden:

Zu diesem Zeitpunkt sollte syslogd neu gestartet und überprüft werden:

Wenn eine PID zurückgegeben wird, wurde der Server erfolgreich neu gestartet und die Clientkonfiguration kann beginnen. Wenn der Server nicht neu gestartet wurde, suchen Sie in /var/log/messages nach dem Fehler.

Ein Protokollclient sendet Protokollinformationen an einen Protokollserver. Zusätzlich behält er eine lokale Kopie seiner eigenen Protokolle.

Sobald der Server konfiguriert ist, bearbeiten Sie /etc/rc.conf auf dem Client:

Der erste Eintrag aktiviert den syslogd-Dienst während des Systemstarts. Der zweite Eintrag erhöht die Anzahl der Protokollnachrichten. Die Option -s verhindert, dass dieser Client Protokolle von anderen Hosts akzeptiert.

Als nächstes muss der Protokollserver in der /etc/syslog.conf des Clients eingetragen werden. In diesem Beispiel wird das @-Symbol benutzt, um sämtliche Protokolldaten an einen bestimmten Server zu senden:

Nachdem die Änderungs gespeichert wurden, muss syslogd neu gestartet werden, damit die Änderungen wirksam werden:

Um zu testen, ob Protokollnachrichten über das Netzwerk gesendet werden, kann logger(1) auf dem Client benutzt werden, um eine Nachricht an syslogd zu schicken:

Diese Nachricht sollte jetzt sowohl in /var/log/messages auf dem Client, als auch in /var/log/logclient.log auf dem Server vorhanden sein.

Wenn der Server keine Nachrichten empfängt, ist die Ursache wahrscheinlich ein Netzwerkproblem, ein Problem bei der Namensauflösung oder ein Tippfehler in einer Konfigurationsdatei. Um die Ursache zu isolieren, müssen Sie sicherstellen, dass sich Server und Client über den in /etc/rc.conf konfigurierten Hostnamen mit ping erreichen lässt. Falls dies nicht gelingt sollten Sie die Netzwerkverkabelung überprüfen, außerdem Firewallregeln sowie die Einträge für Hosts im DNS und /etc/hosts. Überprüfen Sie diese Dinge auf dem Server und dem Client, bis der ping von beiden Hosts erfolgreich ist.

Wenn sich die Hosts gegenseitig mit ping erreichen können, der Server aber immer noch keine Nachrichten empfängt, können Sie vorübergehend die Ausführlichkeit der Protokollierung erhöhen, um die Ursache für das Problem weiter einzugrenzen. In dem folgenden Beispiel ist auf dem Server die Datei /var/log/logclient.log leer und in der Datei /var/log/messages auf dem Client ist keine Ursache für das Problem erkennbar. Um nun die Ausführlichkeit der Protokollierung zu erhöhen, passen Sie auf dem Server den Eintrag syslogd_flags an. Anschließend starten Sie den Dienst neu:

Informationen wie diese werden sofort nach dem Neustart auf der Konsole erscheinen:

In diesem Beispiel werden die Nachrichten aufgrund eines fehlerhaften Namens abgewiesen. Der Hostname sollte logclient und nicht logclien sein. Beheben Sie den Tippfehler, starten Sie den Dienst neu und überprüfen Sie das Ergebnis:

Zu diesem Zeitpunkt werden die Nachrichten korrekt empfangen und in die richtige Datei geschrieben.

Wie mit jedem Netzwerkdienst, müssen Sicherheitsanforderungen in Betracht gezogen werden, bevor ein Protokollserver eingesetzt wird. Manchmal enthalten Protokolldateien sensitive Daten über aktivierte Dienste auf dem lokalen Rechner, Benutzerkonten und Konfigurationsdaten. Daten, die vom Client an den Server geschickt werden, sind weder verschlüsselt noch mit einem Passwort geschützt. Wenn ein Bedarf für Verschlüsselung besteht, ist es möglich security/stunnel zu verwenden, welches die Protokolldateien über einen verschlüsselten Tunnel versendet.

Lokale Sicherheit ist ebenfalls ein Thema. Protokolldateien sind während der Verwendung oder nach ihrer Rotation nicht verschlüsselt. Lokale Benutzer versuchen vielleicht, auf diese Dateien zuzugreifen, um zusätzliche Einsichten in die Systemkonfiguration zu erlangen. Es ist absolut notwendig, die richtigen Berechtigungen auf diesen Dateien zu setzen. Das Werkzeug newsyslog unterstützt das Setzen von Berechtigungen auf gerade erstellte oder rotierte Protokolldateien. Protokolldateien mit Zugriffsmodus 600 sollten verhindern, dass lokale Benutzer darin herumschnüffeln. Zusätzliche Informationen finden Sie in newsyslog.conf(5).

Wie ein FreeBSD-System auf das Internet Domain Name System (DNS) zugreift, wird in /etc/resolv.conf festgelegt.

Die gebräuchlichsten Einträge in /etc/resolv.conf sind:

Beispiel für eine typische /etc/resolv.conf:

Wenn Sie DHCP benutzen, überschreibt dhclient(8) für gewöhnlich /etc/resolv.conf mit den Informationen vom DHCP-Server.

/etc/hosts ist eine einfache textbasierte Datenbank. Zusammen mit DNS und NIS stellt sie eine Abbildung zwischen Namen und IP-Adressen zur Verfügung. Anstatt named(8) zu konfigurieren, können hier lokale Rechner, die über ein LAN verbunden sind, eingetragen werden. Lokale Einträge für gebräuchliche Internet-Adressen in /etc/hosts verhindern die Abfrage eines externen Servers und beschleunigen die Namensauflösung.

/etc/hosts hat das folgende Format:

Zum Beispiel:

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte hosts(5).

Die sysctl(8)-Variable vfs.vmiodirenable besitzt in der Voreinstellung den Wert 1. Die Variable kann auf den Wert 0 (deaktiviert) oder 1 (aktiviert) gesetzt werden. Sie steuert, wie Verzeichnisse vom System zwischengespeichert werden. Die meisten Verzeichnisse sind klein und benutzen nur ein einzelnes Fragment, typischerweise 1 kB, im Dateisystem und 512 Bytes im Buffer-Cache. Ist die Variable deaktiviert, wird der Buffer-Cache nur eine limitierte Anzahl Verzeichnisse zwischenspeichern, auch wenn das System über sehr viel Speicher verfügt. Ist die Variable aktiviert, kann der Buffer-Cache den VM-Page-Cache benutzen, um Verzeichnisse zwischenzuspeichern. Der ganze Speicher steht damit zum Zwischenspeichern von Verzeichnissen zur Verfügung. Der Nachteil bei dieser Vorgehensweise ist, dass zum Zwischenspeichern eines Verzeichnisses mindestens eine physikalische Seite im Speicher, die normalerweise 4 kB groß ist, anstelle von 512 Bytes gebraucht wird. Es wird empfohlen, diese Option aktiviert zu lassen, wenn Sie Dienste zur Verfügung stellen, die viele Dateien manipulieren. Beispiele für solche Dienste sind Web-Caches, große Mail-Systeme oder Netnews. Die aktivierte Variable vermindert, trotz des verschwendeten Speichers, in aller Regel nicht die Leistung des Systems, obwohl Sie das nachprüfen sollten.

In der Voreinstellung besitzt die sysctl(8)-Variable vfs.write_behind den Wert 1 (aktiviert). Mit dieser Einstellung schreibt das Dateisystem anfallende vollständige Cluster, die besonders beim sequentiellen Schreiben großer Dateien auftreten, direkt auf das Medium aus. Dies verhindert, dass sich im Buffer-Cache veränderte Puffer (dirty buffers) ansammeln, die die I/O-Verarbeitung nicht mehr beschleunigen würden. Unter bestimmten Umständen blockiert diese Funktion allerdings Prozesse. Setzen Sie in diesem Fall die Variable vfs.write_behind auf den Wert 0.

Die sysctl(8)-Variable vfs.hirunningspace bestimmt systemweit die Menge ausstehender Schreiboperationen, die dem Platten-Controller zu jedem beliebigen Zeitpunkt übergeben werden können. Normalerweise können Sie den Vorgabewert verwenden. Auf Systemen mit vielen Platten kann der Wert aber auf 4 bis 5 Megabyte erhöht werden. Ein zu hoher Wert (größer als der Schreib-Schwellwert des Buffer-Caches) kann zu Leistungsverlusten führen. Setzen Sie den Wert daher nicht zu hoch! Hohe Werte können auch Leseoperationen verzögern, die gleichzeitig mit Schreiboperationen ausgeführt werden.

Es gibt weitere sysctl(8)-Variablen, mit denen Sie den Buffer-Cache und den VM-Page-Cache beeinflussen können. Es wird nicht empfohlen, diese Variablen zu verändern, da das VM-System den virtuellen Speicher selbst sehr gut verwaltet.

Die sysctl(8)-Variable vm.swap_idle_enabled ist für große Mehrbenutzer-Systeme gedacht, auf denen sich viele Benutzer an- und abmelden und auf denen es viele Prozesse im Leerlauf (idle) gibt. Solche Systeme fragen kontinuierlich freien Speicher an. Wenn Sie die Variable vm.swap_idle_enabled aktivieren, können Sie die Auslagerungs-Hysterese von Seiten mit den Variablen vm.swap_idle_threshold1 und vm.swap_idle_threshold2 einstellen. Die Schwellwerte beider Variablen geben die Zeit in Sekunden an, in denen sich ein Prozess im Leerlauf befinden muss. Wenn die Werte so eingestellt sind, dass Seiten früher als nach dem normalen Algorithmus ausgelagert werden, verschafft das dem Auslagerungs-Prozess mehr Luft. Aktivieren Sie diese Funktion nur, wenn Sie sie wirklich benötigen: Die Speicherseiten werden eher früher als später ausgelagert. Der Platz im Swap-Bereich wird dadurch schneller verbraucht und die Plattenaktivitäten steigen an. Auf kleinen Systemen hat diese Funktion spürbare Auswirkungen. Auf großen Systemen, die sowieso schon Seiten auslagern müssen, können ganze Prozesse leichter in den Speicher geladen oder ausgelagert werden.

Obwohl das Abstellen des IDE-Schreib-Zwischenspeichers die Bandbreite zum Schreiben auf die IDE-Festplatte verringert, kann es aus Gründen der Datenkonsistenz als notwendig angesehen werden. Das Problem ist, dass IDE-Platten keine zuverlässige Aussage über das Ende eines Schreibvorgangs treffen. Wenn der Schreib-Zwischenspeicher aktiviert ist, werden die Daten nicht in der Reihenfolge ihres Eintreffens geschrieben. Es kann sogar passieren, dass das Schreiben mancher Blöcke im Fall von starker Plattenaktivität auf unbefristete Zeit verzögert wird. Ein Absturz oder Stromausfall zu dieser Zeit kann die Dateisysteme erheblich beschädigen. Sie sollten den Wert der sysctl(8)-Variable hw.ata.wc auf dem System überprüfen. Wenn der Schreib-Zwischenspeicher abgestellt ist, können Sie ihn beim Systemstart aktivieren, indem Sie die Variable in /boot/loader.conf auf den Wert 1 setzen.

Weitere Informationen finden Sie in ata(4).

Mit der Kerneloption SCSI_DELAY kann die Dauer des Systemstarts verringert werden. Der Vorgabewert ist recht hoch und er verzögert den Systemstart um 15 oder mehr Sekunden. Normalerweise kann dieser Wert, insbesondere mit modernen Laufwerken, mit der sysctl(8)-Variable kern.cam.scsi_delay auf 5 Sekunden heruntergesetzt werden. Die Variable sowie die Kerneloption verwenden für die Zeitangabe Millisekunden und nicht Sekunden.

Bei einem Metadaten-Update werden die Inodes und Verzeichniseinträge aktualisiert auf die Platte zurückgeschrieben. Es gibt zwei klassische Ansätze, um die Metadaten des Dateisystems auf die Platte zu schreiben.

Das historisch übliche Verfahren waren synchrone Updates der Metadaten, d. h. wenn eine Änderung an einem Verzeichnis nötig war, wurde anschließend gewartet, bis diese Änderung tatsächlich auf die Platte zurückgeschrieben worden war. Der Inhalt der Dateien wurde im "Buffer Cache" zwischengespeichert und später asynchron auf die Platte geschrieben. Der Vorteil dieser Implementierung ist, dass sie sicher funktioniert. Wenn während eines Updates ein Ausfall erfolgt, haben die Metadaten immer einen konsistenten Zustand. Eine Datei ist entweder komplett angelegt oder gar nicht. Wenn die Datenblöcke einer Datei im Fall eines Absturzes noch nicht den Weg aus dem "Buffer Cache" auf die Platte gefunden haben, kann fsck(8) das Dateisystem reparieren, indem es die Dateilänge einfach auf 0 setzt. Außerdem ist die Implementierung einfach und überschaubar. Der Nachteil ist, dass Änderungen der Metadaten sehr langsam vor sich gehen. Ein rm -r beispielsweise fasst alle Dateien eines Verzeichnisses der Reihe nach an, aber jede dieser Änderungen am Verzeichnis (Löschen einer Datei) wird einzeln synchron auf die Platte geschrieben. Gleiches beim Auspacken großer Hierarchien mit tar -x.

Der zweite Ansatz sind asynchrone Metadaten-Updates. Das ist der Standard, wenn UFS-Dateisysteme mit mount -o async eingehängt werden. Man schickt die Updates der Metadaten einfach auch noch über den "Buffer Cache", sie werden also zwischen die Updates der normalen Daten eingeschoben. Vorteil ist, dass man nun nicht mehr auf jeden Update warten muss, Operationen, die zahlreiche Metadaten ändern, werden also viel schneller. Auch hier ist die Implementierung sehr einfach und wenig anfällig für Fehler. Nachteil ist, dass keinerlei Konsistenz des Dateisystems mehr gesichert ist. Wenn mitten in einer Operation, die viele Metadaten ändert, ein Ausfall erfolgt (Stromausfall, drücken des Reset-Schalters), dann ist das Dateisystem anschließend in einem unbestimmten Zustand. Niemand kann genau sagen, was noch geschrieben worden ist und was nicht mehr; die Datenblöcke einer Datei können schon auf der Platte stehen, während die inode Tabelle oder das zugehörige Verzeichnis nicht mehr aktualisiert worden ist. Man kann praktisch kein fsck(8) mehr implementieren, das diesen Zustand wieder reparieren kann, da die dazu nötigen Informationen einfach auf der Platte fehlen. Wenn ein Dateisystem irreparabel beschädigt wurde, hat man nur noch die Möglichkeit es neu zu erzeugen und die Daten vom Backup zurückspielen.

Der Ausweg aus diesem Dilemma ist ein dirty region logging, was auch als Journalling bezeichnet wird. Man schreibt die Metadaten-Updates zwar synchron, aber nur in einen kleinen Plattenbereich, die logging area. Von da aus werden sie dann asynchron auf ihre eigentlichen Bereiche verteilt. Da die logging area ein kleines zusammenhängendes Stückchen ist, haben die Schreibköpfe der Platte bei massiven Operationen auf Metadaten keine allzu großen Wege zurückzulegen, so dass alles ein ganzes Stück schneller geht als bei klassischen synchronen Updates. Die Komplexität der Implementierung hält sich ebenfalls in Grenzen, somit auch die Anfälligkeit für Fehler. Als Nachteil ergibt sich, dass Metadaten zweimal auf die Platte geschrieben werden müssen (einmal in die logging area, einmal an die richtige Stelle), so dass das im Falle regulärer Arbeit (also keine gehäuften Metadatenoperationen) eine "Pessimisierung" des Falls der synchronen Updates eintritt, es wird alles langsamer. Dafür hat man als Vorteil, dass im Falle eines Absturzes der konsistente Zustand dadurch erzielbar ist, dass die angefangenen Operationen aus dem dirty region log entweder zu Ende ausgeführt oder komplett verworfen werden, wodurch das Dateisystem schnell wieder zur Verfügung steht.

Die Lösung von Kirk McKusick, dem Schöpfer von Berkeley FFS, waren Soft Updates: die notwendigen Updates der Metadaten werden im Speicher gehalten und dann sortiert auf die Platte geschrieben ("ordered metadata updates"). Dadurch hat man den Effekt, dass im Falle massiver Metadaten-Änderungen spätere Operationen die vorhergehenden, noch nicht auf die Platte geschriebenen Updates desselben Elements im Speicher "einholen". Alle Operationen, auf ein Verzeichnis beispielsweise, werden also in der Regel noch im Speicher abgewickelt, bevor der Update überhaupt auf die Platte geschrieben wird (die dazugehörigen Datenblöcke werden natürlich auch so sortiert, dass sie nicht vor ihren Metadaten auf der Platte sind). Im Fall eines Absturzes hat man ein implizites "log rewind": alle Operationen, die noch nicht den Weg auf die Platte gefunden haben, sehen danach so aus, als hätten sie nie stattgefunden. Man hat so also den konsistenten Zustand von ca. 30 bis 60 Sekunden früher sichergestellt. Der verwendete Algorithmus garantiert dabei, dass alle tatsächlich benutzten Ressourcen auch in den entsprechenden Bitmaps (Block- und inode Tabellen) als belegt markiert sind. Der einzige Fehler, der auftreten kann, ist, dass Ressourcen noch als "belegt" markiert sind, die tatsächlich "frei" sind. fsck(8) erkennt dies und korrigiert diese nicht mehr belegten Ressourcen. Die Notwendigkeit eines Dateisystem-Checks darf aus diesem Grunde auch ignoriert und das Dateisystem mittels mount -f zwangsweise eingebunden werden. Um noch allozierte Ressourcen freizugeben muss später ein fsck(8) nachgeholt werden. Das ist dann auch die Idee des background fsck: beim Starten des Systems wird lediglich ein Schnappschuss des Dateisystems gemacht, mit dem fsck(8) dann später arbeiten kann. Alle Dateisysteme dürfen "unsauber" eingebunden werden und das System kann sofort in den Multiuser-Modus gehen. Danach wird ein Hintergrund-fsck(8) für die Dateisysteme gestartet, die dies benötigen, um möglicherweise irrtümlich belegte Ressourcen freizugeben. Dateisysteme ohne Soft Updates benötigen natürlich immer noch den üblichen Vordergrund-fsck(8), bevor sie eingebunden werden können.

Der Vorteil ist, dass die Metadaten-Operationen beinahe so schnell ablaufen wie im asynchronen Fall, also auch schneller als beim logging, das die Metadaten immer zweimal schreiben muss. Als Nachteil stehen dem die Komplexität des Codes, ein erhöhter Speicherverbrauch und einige spezielle Eigenheiten entgegen. Nach einem Absturz ist ein etwas "älterer" Stand auf der Platte - statt einer leeren, aber bereits angelegten Datei, wie nach einem herkömmlichen fsck(8) Lauf, ist auf einem Dateisystem mit Soft Updates keine Spur der entsprechenden Datei mehr zu sehen, da weder die Metadaten noch der Dateiinhalt je auf die Platte geschrieben wurden. Weiterhin kann der Platz nach einem rm(1) nicht sofort wieder als verfügbar markiert werden, sondern erst dann, wenn der Update auch auf die Platte vermittelt worden ist. Dies kann besonders dann Probleme bereiten, wenn große Datenmengen in einem Dateisystem installiert werden, das nicht genügend Platz hat, um alle Dateien zweimal unterzubringen.

Abhängig von den Anforderungen an das System kann die sysctl(8)-Variable kern.maxfiles erhöht oder gesenkt werden. Die Variable legt die maximale Anzahl von Dateideskriptoren auf dem System fest. Wenn die Dateideskriptoren aufgebraucht sind, werden Sie die Meldung file: table is full wiederholt im Puffer für Systemmeldungen sehen. Den Inhalt des Puffers können Sie sich mit dmesg(8) anzeigen lassen.

Jede offene Datei, jedes Socket und jede FIFO verbraucht einen Dateideskriptor. Auf "dicken" Produktionsservern können leicht Tausende Dateideskriptoren benötigt werden, abhängig von der Art und Anzahl der gleichzeitig laufenden Dienste.

In älteren FreeBSD-Versionen wurde die Voreinstellung von kern.maxfile aus der Kernelkonfigurationsoption maxusers bestimmt. kern.maxfiles wächst proportional mit dem Wert von maxusers. Wenn Sie einen angepassten Kernel kompilieren, empfiehlt es sich diese Option entsprechend der maximalen Benutzerzahl des Systems einzustellen. Obwohl auf einer Produktionsmaschine vielleicht nicht 256 Benutzer gleichzeitig angemeldet sind, können die benötigten Ressourcen ähnlich hoch wie bei einem großen Webserver sein.

Die nur lesbare sysctl(8)-Variable kern.maxusers wird beim Systemstart automatisch aus dem zur Verfügung stehenden Hauptspeicher bestimmt. Im laufenden Betrieb kann dieser Wert aus kern.maxusers ermittelt werden. Einige Systeme benötigen für diese Variable einen anderen Wert, wobei 64, 128 und 256 gewöhnliche Werte darstellen. Es wird nicht empfohlen, die Anzahl der Dateideskriptoren auf einen Wert größer 256 zu setzen, es sei denn, Sie benötigen wirklich eine riesige Anzahl von ihnen. Viele der von kern.maxusers auf einen Standardwert gesetzten Parameter können beim Systemstart oder im laufenden Betrieb in /boot/loader.conf angepasst werden. In loader.conf(5) und /boot/defaults/loader.conf finden Sie weitere Details und Hinweise.

Ältere FreeBSD-Versionen setzen diesen Wert selbst, wenn Sie in der Konfigurationsdatei den Wert 0 angeben. Wenn Sie den Wert selbst bestimmen wollen, sollten Sie maxusers mindestens auf 4 setzen. Dies gilt insbesondere dann, wenn Sie beabsichtigen, Xorg zu benutzen oder Software zu kompilieren. Der wichtigste Wert, der durch maxusers bestimmt wird, die maximale Anzahl an Prozessen ist, die auf 20 + 16 * maxusers gesetzt wird. Wird maxusers auf 1 setzen, können gleichzeitig nur 36 Prozesse laufen, von denen ungefähr 18 schon beim Booten des Systems gestartet werden. Dazu kommen nochmals etwa 15 Prozesse beim Start von Xorg. Selbst eine einfache Aufgabe wie das Lesen einer Manualpage benötigt neun Prozesse zum Filtern, Dekomprimieren und Betrachten der Datei. Für die meisten Benutzer sollte es ausreichen, maxusers auf 64 zu setzen, womit 1044 gleichzeitige Prozesse zur Verfügung stehen. Wenn Sie allerdings den Fehler beim Start eines Programms oder auf einem Server mit einer großen Benutzerzahl sehen, dann sollten Sie den Wert nochmals erhöhen und den Kernel neu bauen.

Die sysctl(8)-Variable kern.ipc.soacceptqueue beschränkt die Größe der Warteschlange (Listen-Queue) für neue TCP-Verbindungen. Der Vorgabewert von 128 ist normalerweise zu klein, um neue Verbindungen auf einem stark ausgelasteten Webserver zuverlässig zu handhaben. Auf solchen Servern sollte der Wert auf 1024 oder höher gesetzt werden. Dienste wie sendmail(8) oder Apache können die Größe der Queue selbst einschränken. Oft gibt es die Möglichkeit, die Größe der Listen-Queue in einer Konfigurationsdatei einzustellen. Eine große Listen-Queue übersteht vielleicht auch einen Denial of Service Angriff ().

Die sysctl(8)-Variable net.inet.ip.portrange.* legt die Portnummern für TCP- und UDP-Sockets fest. Es gibt drei Bereiche: den niedrigen Bereich, den normalen Bereich und den hohen Bereich. Die meisten Netzprogramme benutzen den normalen Bereich. Dieser Bereich umfasst in der Voreinstellung die Portnummern 1024 bis 5000 und wird durch die Variablen net.inet.ip.portrange.first und net.inet.ip.portrange.last festgelegt. Die festgelegten Bereiche für Portnummern werden von ausgehenden Verbindungen benutzt. Unter bestimmten Umständen, beispielsweise auf stark ausgelasteten Proxy-Servern, sind alle Portnummern für ausgehende Verbindungen belegt. Bereiche für Portnummern spielen auf Servern keine Rolle, die hauptsächlich eingehende Verbindungen verarbeiten (wie ein normaler Webserver) oder nur eine begrenzte Anzahl ausgehender Verbindungen öffnen (beispielsweise ein Mail-Relay). Wenn keine freien Portnummern mehr vorhanden sind, sollte die Variable net.inet.ip.portrange.last langsam erhöht werden. Ein Wert von 10000, 20000 oder 30000 ist angemessen. Beachten Sie auch eine vorhandene Firewall, wenn Sie die Bereiche für Portnummern ändern. Einige Firewalls sperren große Bereiche (normalerweise aus den kleinen Portnummern) und erwarten, dass hohe Portnummern für ausgehende Verbindungen verwendet werden. Daher kann es erforderlich sein, den Wert von net.inet.ip.portrange.first zu erhöhen.

Die TCP Bandwidth Delay Product Begrenzung wird aktiviert, indem die sysctl(8)-Variable net.inet.tcp.inflight.enable auf den Wert 1 gesetzt wird. Das System wird dadurch angewiesen, für jede Verbindung, das Produkt aus der Übertragungsrate und der Verzögerungszeit zu bestimmen. Dieses Produkt begrenzt die Datenmenge, die für einen optimalen Durchsatz zwischengespeichert werden muss.

Diese Begrenzung ist nützlich, wenn Sie Daten über Verbindungen mit einem hohen Produkt aus Übertragungsrate und Verzögerungszeit wie Modems, Gigabit-Ethernet oder schnellen WANs, zur Verfügung stellen. Insbesondere wirkt sich die Begrenzung aus, wenn die Verbindung die Option Window-scaling verwendet oder große Sende-Fenster (send window) benutzt. Schalten Sie die Debug-Meldungen aus, wenn Sie die Begrenzung aktiviert haben. Dazu setzen Sie die Variable net.inet.tcp.inflight.debug auf 0. Auf Produktions-Systemen sollten Sie zudem die Variable net.inet.tcp.inflight.min mindestens auf den Wert 6144 setzen. Allerdings kann ein zu hoher Wert, abhängig von der Verbindung, die Begrenzungsfunktion unwirksam machen. Die Begrenzung reduziert die Datenmenge in den Queues von Routern und Switches, sowie die Datenmenge in der Queue der lokalen Netzwerkkarte. Die Verzögerungszeit (Round Trip Time) für interaktive Anwendungen sinkt, da weniger Pakete zwischengespeichert werden. Dies gilt besonders für Verbindungen über langsame Modems. Die Begrenzung wirkt sich allerdings nur auf das Versenden von Daten aus (Uploads, Server). Auf den Empfang von Daten (Downloads) hat die Begrenzung keine Auswirkungen.

Die Variable net.inet.tcp.inflight.stab sollte nicht angepasst werden. Der Vorgabewert der Variablen beträgt 20, das heißt es werden maximal zwei Pakete zu dem Produkt aus Übertragungsrate und Verzögerungszeit addiert. Dies stabilisiert den Algorithmus und verbessert die Reaktionszeit auf Veränderungen. Bei langsamen Verbindungen können sich aber die Laufzeiten der Pakete erhöhen (ohne diesen Algorithmus wären sie allerdings noch höher). In solchen Fällen können Sie versuchen, den Wert der Variablen auf 15, 10 oder 5 herabzusetzen. Gleichzeitig müssen Sie vielleicht auch net.inet.tcp.inflight.min auf einen kleineren Wert (beispielsweise 3500) setzen. Ändern Sie diese Variablen nur ab, wenn Sie keine anderen Möglichkeiten mehr haben.

Ein vnode ist die interne Darstellung einer Datei oder eines Verzeichnisses. Die Erhöhung der Anzahl der für das Betriebssystem verfügbaren vnodes verringert also die Schreib- und Lesezugriffe auf der Festplatte. vnodes werden im Normalfall vom Betriebssystem automatisch vergeben und müssen nicht manuell angepasst werden. In einigen Fällen stellt der Zugriff auf eine Platte allerdings einen Flaschenhals dar, daher sollten Sie in diesem Fall die Anzahl der möglichen vnodes erhöhen, um dieses Problem zu beheben. Beachten Sie dabei aber die Größe des inaktiven und freien Hauptspeichers.

Um die Anzahl der derzeit verwendeten vnodes zu sehen, geben Sie Folgendes ein:

Die maximal mögliche Anzahl der vnodes erhalten Sie durch die Eingabe von:

Wenn sich die Anzahl der genutzten vnodes dem maximal möglichen Wert nähert, sollten Sie den Wert kern.maxvnodes zuerst um etwa 1000 erhöhen. Beobachten Sie danach die Anzahl der vom System genutzten vfs.numvnodes. Nähert sich der Wert wiederum dem definierten Maximum, müssen Sie kern.maxvnodes nochmals erhöhen. Sie sollten nun eine Änderung des Speicherverbrauches über top(1) registrieren können und über mehr aktiven Speicher verfügen.

Es kann vorkommen, dass die Maus nicht mehr funktioniert, wenn Sie nach einem Suspend weiterarbeiten wollen. Ist dies bei Ihnen der Fall, reicht es meistens aus, den Eintrag hint.psm.0.flags="0x3000" in /boot/loader.conf aufzunehmen.

ACPI kennt drei Suspend-to-RAM-Zustände (STR), S1-S3 sowie einen Suspend-to-Disk-Zustand (STD) S4. STD kann auf zwei Arten implementiert werden: S4BIOS und S4OS. Im ersten Fall wird der Suspend-to-Disk-Zustand durch das BIOS hergestellt im zweiten Fall alleine durch das Betriebssystem. Der Zustand S5 wird "Soft off" genannt. In diesem Zustand befindet sich ein Rechner, wenn die Stromversorgung angeschlossen ist, der Rechner aber nicht hochgefahren ist.

Benutzen Sie sysctl hw.acpi um die Suspend-Zustände zu ermitteln. Diese Beispielausgabe stammt von einem Thinkpad:

Diese Ausgabe besagt, dass mit dem Befehl acpiconf -s die Zustände S3, S4 und S5 eingestellt werden können. Hätte s4bios den Wert 1, gäbe es den Zustand S4BIOS anstelle von S4.

Wenn Sie die Suspend- und Resume-Funktionen testen, fangen Sie mit dem S1-Zustand an, wenn er angeboten wird. Dieser Zustand wird am ehesten funktionieren, da der Zustand wenig Treiber-Unterstützung benötigt. Der Zustand S2 ist ähnlich wie S1, allerdings hat ihn noch niemand implementiert. Als nächstes sollten Sie den Zustand S3 ausprobieren. Dies ist der tiefste STR-Schlafzustand. Dieser Zustand ist auf massive Treiber-Unterstützung angewiesen, um die Geräte wieder richtig zu initialisieren.

Ein häufiges Problem mit Suspend/Resume ist, dass viele Gerätetreiber ihre Firmware, Register und Gerätespeicher nicht korrekt speichern, wiederherstellen und/oder reinitialisieren. Um dieses Problem zu lösen, sollten Sie zuerst die folgenden Befehle ausführen:

Dieser Test emuliert einen Suspend/Resume-Zyklus für alle Geräte (ohne dass diese dabei wirklich in den Status S3 wechseln). In vielen Fällen reicht dies bereits aus, um Probleme (beispielsweise verlorener Firmware-Status, Timeouts, hängende Geräte) zu entdecken. Beachten Sie dabei, dass das Gerät bei diesem Test nicht wirklich in den Status S3 wechseln. Es kann also vorkommen, dass manche Geräte weiterhin mit Strom versorgt werden (dies wäre bei einem wirklichen Wechsel in den Status S3 NICHT möglich. Andere Geräte werden normal weiterarbeiten, weil sie über keine Suspend/Resume-Funktionen verfügen.

Schwierigere Fälle können den Einsatz zusätzlicher Hardware (beispielsweise serielle Ports/Kabel für die Verbindung über eine serielle Konsole oder Firewire-Ports/Kabel für dcons(4)) sowie Kenntnisse im Bereich Kerneldebugging erforderlich machen.

Um das Problem einzugrenzen, entladen Sie soviele Treiber wie möglich. Wenn das funktioniert, laden Sie einen Treiber nach dem anderen, bis der Fehler wieder auftritt. Typischerweise verursachen binäre Treiber wie nvidia.ko, Grafiktreiber und USB-Treiber die meisten Fehler, hingegen laufen Ethernet-Treiber für gewöhnlich sehr zuverlässig. Wenn ein Treiber zuverlässig geladen und entfernt werden kann, können Sie den Vorgang automatisieren, indem Sie die entsprechenden Kommandos in /etc/rc.suspend und /etc/rc.resume einfügen. In den Dateien finden Sie ein deaktiviertes Beispiel, das einen Treiber lädt und wieder entfernt. Ist die Bildschirmanzeige bei der Wiederaufnahme des Betriebs gestört, setzen Sie die Variable hw.acpi.reset_video auf 1. Versuchen Sie auch, die Variable hw.acpi.sleep_delay auf kürzere Zeitspannen zu setzen.

Die Suspend- und Resume-Funktionen können Sie auch auf einer neuen Linux®-Distribution mit ACPI testen. Wenn es mit Linux® funktioniert, liegt das Problem wahrscheinlich bei einem FreeBSD-Treiber. Es hilft uns, das Problem zu lösen, wenn Sie feststellen können, welcher Treiber das Problem verursacht. Beachten Sie bitte, dass die ACPI-Entwickler normalerweise keine anderen Treiber pflegen (beispielsweise Sound- oder ATA-Treiber). Es ist wohl das beste, die Ergebnisse der Fehlersuche an die Mailingliste FreeBSD-CURRENT und den Entwickler des Treibers zu schicken. Erfahrene Benutzer können versuchen, den Fehler in der Resume-Funktion zu finden, indem sie einige printf(3)-Anweisungen in den Code des fehlerhaften Treibers einfügen.

Schließlich können Sie ACPI noch abschalten und stattdessen APM verwenden. Wenn die Suspend- und Resume-Funktionen mit APM funktionieren, sollten Sie besser APM verwenden (insbesondere mit alter Hardware von vor dem Jahr 2000). Die Hersteller benötigten einige Zeit, um ACPI korrekt zu implementieren, daher gibt es mit älterer Hardware oft ACPI-Probleme.

Die meisten Systemhänger entstehen durch verlorene Interrupts oder einen Interrupt-Sturm. Probleme werden verursacht durch die Art, in der das BIOS Interrupts vor dem Systemstart konfiguriert, durch eine fehlerhafte APIC-Tabelle und durch die Zustellung des System-Control-Interrupts (SCI).

Anhand der Ausgabe des Befehls vmstat -i können Sie verlorene Interrupts von einem Interrupt-Sturm unterscheiden. Untersuchen Sie die Ausgabezeile, die acpi0 enthält. Ein Interrupt-Sturm liegt vor, wenn der Zähler öfter als ein paar Mal pro Sekunde hochgezählt wird. Wenn sich das System aufgehangen hat, versuchen Sie mit der Tastenkombination Ctrl+Alt+Esc in den Debugger DDB zu gelangen. Geben Sie dort den Befehl show interrupts ein.

Wenn Sie Interrupt-Probleme haben, ist es vorerst wohl am besten, APIC zu deaktivieren. Tragen Sie dazu die Zeile hint.apic.0.disabled="1" in /boot/loader.conf ein.

Panics werden so schnell wie möglich behoben; mit ACPI kommt es aber selten dazu. Zuerst sollten Sie die Panic reproduzieren und dann versuchen einen backtrace (eine Rückverfolgung der Funktionsaufrufe) zu erstellen. Richten Sie dazu den DDB über die serielle Schnittstelle (siehe “DDB Debugger über die serielle Schnittstelle”) oder eine gesonderte dump(8)-Partition ein. In DDB können Sie den backtrace mit dem Kommando tr erstellen. Falls Sie den backtrace vom Bildschirm abschreiben müssen, schreiben Sie bitte mindestens die fünf ersten und die fünf letzten Zeile der Ausgabe auf.

Versuchen Sie anschließend, das Problem durch einen Neustart ohne ACPI zu beseitigen. Wenn das funktioniert hat, können Sie versuchen, das verantwortliche ACPI-Subsystem durch Setzen der Variablen debug.acpi.disable herauszufinden. Die Hilfeseite acpi(4) enthält dazu einige Beispiele.

Setzen Sie zuerst hw.acpi.disable_on_poweroff="0" in /boot/loader.conf. Damit wird verhindert, dass ACPI während des Systemabschlusses die Bearbeitung verschiedener Ereignisse deaktiviert. Auf manchen Systemen muss die Variable den Wert 1 besitzen (die Voreinstellung). Normalerweise wird der unerwünschte Neustart des Systems durch Setzen dieser Variablen behoben.

Einige BIOS-Hersteller liefern einen fehlerhaften Bytecode aus. Dies erkennen Sie an Kernelmeldungen wie diesen:

Oft können Sie das Problem dadurch lösen, dass Sie eine aktuelle BIOS-Version einspielen. Die meisten Meldungen auf der Konsole sind harmlos, wenn aber beispielsweise der Batteriestatus falsch angezeigt wird, können Sie in den Meldungen nach Problemen suchen.