Dysk, pendrive i inne nośniki pod OpenWRT

Czym by był router bez portów USB? Obecnie chyba wszystkie routery posiadają przy najmniej jeden taki port. Umożliwia to podłączenie pendrive, dysku USB, drukarki i innych urządzeń posiadających interfejs USB. W przypadku, gdy posiadamy jeden port USB i chcemy podłączyć dwa (lub więcej) urządzenia, musimy skorzystać z hubów USB. Ja w przypadku swojego routera TP-LINK TL-WR1043N/ND v2 mam zastosowane właśnie takie rozwiązanie. Niby potrzebuję trzy porty USB, a ten router ma tylko jeden. Co prawda, pojawia się problem z zapotrzebowaniem na energię ale aktywne huby USB wyposażone w zasilacze niwelują tę dolegliwość. Ten wpis ma na celu przedstawić zarządzanie tymi wszystkimi nośnikami pod OpenWRT. Zostanie tutaj pokazane jak stworzyć i zamontować partycje o systemie plików EXT4, NTFS, FAT.

Problemy związane z nieodpowiednim wyłączaniem routera

W przypadku, gdy w grę wchodzą systemy plików, trzeba mieć jedną rzecz na uwadze. Jeśli zamontujemy na routerze jakąś partycję, to nie możemy wyłączać routera za pomocą przycisku na jego obudowie. Podobnie sprawa ma się z zanikami napięcia, czy resetowaniem routera przez wyciągnięcie zasilacza z kontaktu. Tego typu akcje mogą uszkodzić dane na tym zewnętrznym nośniku USB. W ten sposób prawie na pewno stracimy część plików, zwłaszcza przypadku, gdy procesy na routerze będą dokonywać zapisu danych. Router niczym się praktycznie nie różni w działaniu od zwykłego PC, jest tylko nieco mniejszy i nie ma tych wszystkich podzespołów, które mają standardowe komputery. Dlatego też trzeba postępować z nim podobnie jak z komputerami. A tych przecie nie wyłączamy via przycisk na zasilaczu. Jeśli jednak zapomnimy zdemontować system plików, w skrajnych przypadkach może to nawet doprowadzić do uszkodzenia całej partycji. Wtedy trzeba będzie ponownie zakładać na niej system plików, co wyczyści wszelkie dane zgromadzone na tej partycji.

Nie ma się co jednak zniechęcać. Routery nie pobierają znowu aż tak dużo prądu. Jest to wielkość rzędu 3-4W i nawet jeśli chodzą nonstop, to nie podniosą znacząco rachunku za prąd. W przypadku, gdy chcemy wyłączyć router, możemy to zrobić logując się przez ssh na router, po czym wpisać w terminalu to poniższe polecenie:

# sync && poweroff

To polecenie (a w zasadzie dwa) zsynchronizuje bufory nośników wymuszając zapisanie wszelkich danych przebywających w pamięci RAM na dysk oraz wyłączy system. W ten sposób stracimy połączenie z routerem ale nie wyłączy mu to zasilania. W efekcie, diody dalej będą się świecić czy migać. Niemniej jednak, w takim stanie, router może zostać bezpiecznie odcięty od zasilania w dowolny sposób bez ryzyka utraty danych zgromadzonych na dyskach.

Tworzenie partycji i systemu plików

Partycje na dysku czy pendrive można tworzyć na kilka sposobów. Można to zrobić pod windowsem, pod linux'em lub pod OpenWRT. Na windowsie jesteśmy nieco ograniczeni co do wyboru systemu plików dla partycji. Zwykle tam mamy NTFS lub FAT. Odpada nam też możliwość podziału pendrive na partycje. Na linux'ach, w tym OpenWRT, możemy tworzyć partycje o dowolnym systemie plików i kroić nośniki jak nam się podoba. Tutaj nie będziemy korzystać z zewnętrznych systemów/narzędzi i ograniczymy się tylko do tego co zapewnia nam firmware OpenWRT.

Przede wszystkim, musimy się zdecydować na rodzaj systemu plików, który chcemy wykorzystać na pendrive czy dysku. OpenWRT wspiera całą masę systemu plików. Dokładną listę modułów kernela odpowiedzialnych za obsługę systemu plików można uzyskać wpisując w terminalu polecenie opkg list | grep kmod-fs . Każdy typ systemu plików wymaga swojego modułu i trzeba go zainstalować. Jako, że OpenWRT to linux, to najbardziej wpieranym systemem plików jest ext2 , ext3 i ext4 . Obecnie się używa tego ostatniego. By zaimplementować obsługę systemu plików z rodziny EXT na routerze trzeba zainstalować pakiet kmod-fs-ext4 . Jako, że dostęp do urządzeń będzie odbywał się po interfejsie USB, to musimy także zainstalować pakiet kmod-usb-storage . W zależności od specyfikacji portu USB musimy także dociągnąć moduł kmod-usb-ohci (USB 1.1) , kmod-usb-uhci (USB 1.1) lub kmod-usb2 (USB 2) oraz kmod-usb3 (USB3). Narzędzia do obsługi systemu plików EXT są zawarte w pakiecie e2fsprogs . To przy ich pomocy możemy utworzyć system plików, czy sprawdzić go pod kątem ewentualnych błędów. By być w stanie w ogóle partycjonować dyski pod OpenWRT, musimy także doinstalować pakiet fdisk .

# opkg update
# opkg install kmod-fs-ext4 kmod-usb-storage kmod-usb-ohci kmod-usb-uhci kmod-usb2 e2fsprogs fdisk

Proces partycjonowania dysku czy pendrive zaczyna się od określenia przestrzeni pod konkretną partycję. Podłączamy zatem nasze urządzenie do portu USB. Powinno ono zostać wykryte i stosownie oznaczone. Możemy się o tym przekonać zaglądając w log przy pomocy logread :

kernel: usb 1-1.1: new high-speed USB device number 10 using ehci-platform
kernel: usb-storage 1-1.1:1.0: USB Mass Storage device detected
kernel: scsi host7: usb-storage 1-1.1:1.0
kernel: scsi 7:0:0:0: Direct-Access     Kingston DT 101 G2        PMAP PQ: 0 ANSI: 0 CCS
kernel: sd 7:0:0:0: [sdb] 30299520 512-byte logical blocks: (15.5 GB/14.4 GiB)
kernel: sd 7:0:0:0: [sdb] Write Protect is off
kernel: sd 7:0:0:0: [sdb] Mode Sense: 23 00 00 00
kernel: sd 7:0:0:0: [sdb] No Caching mode page found
kernel: sd 7:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through
kernel:   sdb: sdb1
kernel: sd 7:0:0:0: [sdb] Attached SCSI removable disk

W tym przypadku, pendrive uzyskał oznaczenie sdb . By rozpocząć proces formatowania tego urządzenia, w terminalu wydajemy to poniższe polecenie:

# fdisk /dev/sdb

Wskazówki dotyczące formatowania możemy wyświetlić przez wpisanie m . Wygląda to mniej więcej tak jak na tej fotce poniżej:

W przypadku, gdy mamy do czynienia z nowym dyskiem, który nie posiada jeszcze taliby partycji, to trzeba mu ją stworzyć. Pendrive zwykle mają tablicę MS-DOS. W przypadku tradycyjnych dysków, zwłaszcza tych większych, dobrze jest utworzyć tablicę GPT. W zależności od preferencji, tablicę tworzymy wpisując o (MS-DOS) lub g (GPT). W tym przypadku skorzystamy z tablicy MS-DOS:

Teraz sprawdzamy parametry dysku, w tym też ile miejsca mamy do dyspozycji. Robimy to za pomocą p :

Mamy nieco ponad 14 GiB. Podzielmy zatem ten pendrive na 4 partycje. Tworzenie partycji aktywujemy przez n . Następnie określamy typ partycji (podstawowa p, rozszerzona e ) oraz jej numer. Jeśli nie planujemy umieszczać na pendrive więcej partycji niż 4, to określamy wszystkie jako podstawowe. Dalej podajemy początkowy sektor partycji. Zwykle zostanie automatycznie wykryty, tj. zaraz za końcem poprzedniej partycji. Pierwsza partycja zawsze zaczyna się na 2048 sektorze, z racji równania do 1 MiB. Na koniec podajemy rozmiar partycji, np. +3G (2 jako podstawa potęgi). Podobnie postępujemy z kolejnymi partycjami, aż do wykorzystania całej wolnej przestrzeni nośnika.

Jeśli pomylimy się i określimy złe parametry partycji, to zawsze możemy taką partycję usunąć za pomocą d :

Po utworzeniu wszystkich partycji, sprawdzamy wygląd tablicy partycji wpisując p . Jeśli wszystko się zgadza, zapisujemy tablicę partycji przy pomocy w :

Jeśli z jakiegoś powodu nie podoba nam się ten układ partycji albo zwyczajnie wybraliśmy nie ten dysk co potrzeba, to wszelkie zmiany możemy cofnąć wpisując q zamiast tego powyższego w .

Samo stworzenie partycji to nie wszystko. Musimy jeszcze stworzyć system plików na tej partycji. Jako, że zdecydowaliśmy się na system plików EXT4, to korzystamy z narzędzia mkfs.ext4 :

# mkfs.ext4 -m 0 -L dane /dev/sdb1

Wyżej podaliśmy dwa parametry do mkfs.ext4 . Standardowo wszystkie linux'y rezerwują 5% wolnego miejsca na partycji na potrzeby użytkownika root. Opcja -m 0 wyłącza rezerwację. Z kolei opcja -L nadaje systemowi plików odpowiednią etykietę. W przypadku, gdy byśmy tworzyli system plików na partycji, która już posiada system plików, to zostaniemy o tym fakcie uprzedzeni i będziemy musieli świadomie wyrazić zgodę na to:

Montowanie zasobów w OpenWRT

Mając przygotowany pendrive lub dysk możemy przejść do zamontowania poszczególnych jego partycji. By zamontować przykładową partycję w katalogu /mnt/ posługujemy się narzędziem mount , przykładowo:

# mount /dev/sdb3 /mnt/

I od tej pory możemy zapisywać dane na partycji. Gdy skończymy się bawić, system plików należy odmontować w poniższy sposób:

# umount /mnt/

Automatyczne montowanie zasobów w fazie boot z block-mount

Wyżej był przestawiony manualny sposób montowania zasobów. Działa on zawsze, z tym, że wymagana naszej ingerencji za każdym razem, gdy resetujemy router. Jeśli chcemy mieć podpięty dysk albo pendrive na stałe do routera i udostępniać system plików takiego urządzenia w sieci lokalnej, to przydałoby się zautomatyzować montowanie zasobów przy starcie systemu. Za taką funkcjonalność odpowiada pakiet block-mount. Zainstalujmy go zatem:

# opkg install block-mount

Konfiguracja tego pakietu jest trzymana w pliku /etc/config/fstab . Standardowo jest on pusty i musimy go sami uzupełnić. Możemy to zrobić przy pomocy polecenia block . Można mu podać kilka opcji, min. detect , która wykrywa i konfiguruje wszystkie podpięte urządzenia. Wystarczy zatem podpiąć pendrive czy dysk i wykonać to poniższe polecenie:

# block detect > /etc/config/fstab

W przypadku, gdy mamy już jakieś wpisy w pliku /etc/config/fstab , to powyższe polecenie nadpisze ją nam. Dlatego też nie kierujmy wyjścia tego polecenia do pliku. Jeśli tego nie zrobimy, to konfiguracja zostanie nam wyświetlona w oknie terminala. Później możemy tylko skopiować odpowiednie wpisy i umieścić w pliku /etc/config/fstab .

Poleceniu block może także podać opcję info , po której wywołaniu zostanie zwróconych trochę informacji o podłączonych zasobach. Z kolei za pomocą opcji mount oraz umount możemy montować i demontować zasoby w oparciu o konfigurację w pliku /etc/config/fstab .

Poniżej znajduje się przykładowy plik /etc/config/fstab :

config 'global'
      option      anon_swap   '0'
      option      anon_mount  '0'
      option      auto_swap   '1'
      option      auto_mount  '1'
      option      delay_root  '5'
      option      check_fs    '0'

config 'mount'
      option  target  '/mnt/sdb3/'
#     option  device  '/dev/sdb3'
      option  uuid    '409d5fe7-46f0-4887-bf23-b3882e906c14'
      option  fstype  'ext4'
      option  enabled '1'

Wszystkie partycje, które chcemy montować automatycznie na starcie routera musimy umieścić w sekcjach config 'mount' . Poza tymi sekcjami, mamy także ustawienia globalne, które są w sekcji config 'global' . Na początek omówmy sobie sekcję z ustawieniami globalnymi.

Opcje anon_swap oraz anon_mount odpowiadają za montowanie zasobów, które nie posiadają konfiguracji w pliku /etc/config/fstab . Lepiej nie ruszać ich wartości domyślnych. Następnie mamy opcje auto_swap oraz auto_mount , które montują zasoby określone w pliku /etc/config/fstab i mające status enabled (o tym za moment). Jeśli chodzi zaś o opcję delay_root , to ma ona kluczowe znaczenie w przypadku extroot/whole_root. Może się tak zdarzyć, że nasz pendrive zostanie wykryty z pewnym opóźnieniem podczas startu systemu routera. W takim przypadku partycja nie zostanie zamontowana. Wartość tego parametru jest w sekundach i oznacza ile czasu system ma czekać zanim zamontuje partycję. Ostatnia opcja, tj. check_fs , odpowiada za sprawdzanie systemu plików aktywnych zasobów.

Dalej w pliku mamy sekcje config 'mount' . Opcje w niej trochę się różnią w stosunku do tych z sekcji globalnej. Mamy tutaj opcję target , który określa gdzie zamontować daną partycję. W device jest ścieżka do urządzenia/partycji. Niemniej jednak, w przypadku podpięcia innego pendrive, OpenWRT będzie próbował zamontować jedną z jego partycji. Dlatego też, lepiej unikać definiowania zasobów w taki sposób. Zamiast tego, lepiej jest wykorzystać opcję uuid , która identyfikuje konkretne urządzenie (partycję) podpięte do portu USB routera. Następnie mamy opcję fstype , która określa system plików partycji. Opcja enabled ustawiona na 1 sprawi, że zasób zostanie zamontowany w fazie boot routera.

Przestrzeń wymiany SWAP

OpenWRT to taka minimalistyczna dystrybucja linux'a. Obowiązują ją te same zasady, co każdego innego pingwina w tej branży. Jak wiadomo, routery domowe mają niewiele pamięci operacyjnej RAM. W efekcie niektórych aplikacji możemy nie być w stanie uruchomić. Jeśli routerowi braknie pamięci, to zwyczajnie się powiesi. Możemy nieco złagodzić skutki niewielkich zasobów RAM za pomocą przestrzeni wymiany SWAP. Takie rozwiązanie może nie nie powala pod względem osiągów ale jeśli alternatywą jest kupienie nowego sprzętu, to co nam szkodzi rzucić okiem na to rozwiązanie?

Przestrzeń wymiany SWAP, to zwykła partycja. Każdy linux, w tym też i OpenWRT, ma możliwość jej utworzenia. Wyżej stworzyliśmy przy pomocy fdisk kilka partycji. Jedna z nich w dalszym ciągu nie ma utworzonego systemu plików. Przeznaczmy ją na SWAP. W terminalu wpisujemy zatem to poniższe polecenie:

# mkswap /dev/sdb4

Tak utworzoną przestrzeń wymiany można aktywować i dezaktywować ręcznie w poniższy sposób:

# swapon /dev/sdb4
# swapoff /dev/sdb4

Statystyki wykorzystania SWAP można odczytać przez swapon -s :

# swapon -s
Filename                      Type        Size  Used  Priority
/dev/sdb4                               partition     2097148     0     -1

Podobnie jak w przypadku zwykłych partycji, również i przestrzeń wymiany może być automatycznie montowana wraz ze startem systemu routera. W tym celu musimy dopisać sekcję config 'swap' do pliku /etc/config/fstab . Poniżej przykład:

config 'swap'
#     option device '/dev/sda3'
      option  uuid    '1bd99fa0-bba9-453e-b042-1e593082f88e'
      option  enabled '1'

W przypadku włączenia SWAP, trzeba rozważyć przestawienie jednego parametru kernela. Mowa o /proc/sys/vm/swappiness . Domyślna wartość w tym pliku to 60. Zakres na jakim możemy operować to od 0-100. Im większa wartość tym kernel chętniej zrzuca dane z RAM do SWAP. Parametry kernela ustawiamy w pliku /etc/sysctl.conf . Dopisujemy tam poniższą linijkę:

vm.swappiness = 30

Aplikujemy zmiany przez wpisanie w terminalu sysctl -p . Następnie odczytujemy wartość tego parametru by się upewnić czy został poprawnie ustawiony:

# sysctl -a | grep swap
vm.swappiness = 30

Ten parametr będzie ustawiany automatycznie za każdym razem przy starcie systemu.