<?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <!DOCTYPE article PUBLIC "-//FreeBSD//DTD DocBook XML V4.5-Based Extension//EN" "../../../share/xml/freebsd45.dtd"> <!-- Copyright (c) 2001 The FreeBSD Documentation Project Redistribution and use in source (SGML DocBook) and 'compiled' forms (SGML, HTML, PDF, PostScript, RTF and so forth) with or without modification, are permitted provided that the following conditions are met: 1. Redistributions of source code (SGML DocBook) must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer as the first lines of this file unmodified. 2. Redistributions in compiled form (transformed to other DTDs, converted to PDF, PostScript, RTF and other formats) must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials provided with the distribution. 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Es muss jedoch beachtet werden, dass generell weniger Speicherplatz zur Verf�gung steht und die Lebensdauer des Speichermediums geringer ist.</para> <para>Spezielle Themen die behandelt werden beinhalten die Typen und Attribute von Solid State Datentr�gern, die in &os; verwendet werden, Kernel-Optionen die in solch einer Umgebung von Interesse sind, der <filename>rc.initdiskless</filename>-Mechanismus, welcher die Initalisierung solcher Systeme automatisiert, sowie die Notwendigkeit von Nur-Lese-Dateisystemen und das Erstellen von Dateisystemen von Grund auf. Der Artikel schliesst mit ein paar generellen Strategien f�r kleine und Nur-Lese-&os; Umgebungen.</para> <para><emphasis>�bersetzt von Benedict Reuschling</emphasis>.</para> </abstract> </articleinfo> <sect1 id="intro"> <title>Solid State Festplattenger�te</title> <para>Der Umfang des Artikels ist auf Solid State Ger�te beschr�nkt, die auf Flash-Speicher basieren. Flash-Speicher ist ein Solid State Speicher (keine beweglichen Teile), der nicht fl�chtig ist (der Speicher beh�lt die Daten sogar nachdem alle Energiequellen ausgeschaltet wurden). Flash-Speicher kann grossen physischen Schock aushalten und ist vergleichsweise schnell (die Flash-Speicher L�sungen, die in diesem Artikel behandelt werden, sind nur wenig langsamer als eine EIDE-Festplatte in der Schreibgeschwindigkeit und viel schneller bei Lese-Operationen). Ein sehr wichtiger Aspekt von Flash-Speichern, dessen Auswirkungen sp�ter in diesem Artikel diskutiert werden, ist, dass jeder Sektor eine begrenzte Kapazit�t zur Wiederbeschreibung besitzt. Man kann nur eine bestimmte Anzahl von Schreib-, L�sch- und Wiederbeschreibungsvorg�ngen durchf�hren, bevor der Sektor permanent unbrauchbar wird. Obwohl viele Flash-Speicher Produkte automatisch schlechte Bl�cke markieren und manche Ger�te Schreiboperationen gleichm�ssig verteilen, bleibt weiterhin die Anzahl der durchf�hrbaren Schreibvorg�nge begrenzt. Verschiedene Ger�teeinheiten besitzen zwischen 1,000,000 und 10,000,000 Schreibzyklen pro Sektor in ihren Spezifikationen. Diese Zahlen variieren aufgrund der Umgebungstemperatur.</para> <para>Im Speziellen werden wir ATA-kompatible Compact-Flash-Karten betrachten, welche als Speichermedien f�r Digitalkameras ziemlich popul�r sind. Von besonderem Interesse ist der Umstand, dass diese direkt an den IDE-Bus angeschlossen werden und kompatibel zu den ATA-Befehlen sind. Aus diesem Grund k�nnen diese Ger�te mit einem einfachen und billigen Adapter direkt an den IDE-Bus eines Computers angeschlossen werden. Auf diese Weise sehen Betriebssysteme wie &os; diese Ger�te dann als normale (wenn auch sehr kleine) Festplatten an.</para> <para>Andere Solid State Plattenl�sungen existieren, jedoch platzieren deren Kosten, Obskurit�t und ihre Unhandlichkeit sie aussserhalb des Umfangs dieses Artikels.</para> </sect1> <sect1 id="kernel"> <title>Kerneloptionen</title> <para>Ein paar Kerneloptionen sind von besonderem Interesse f�r diejenigen, welche diese eingebetteten &os;-Systeme erstellen m�chten.</para> <para>Alle eingebetteten &os;-Systeme, die Flash-Speicher als Systemplatte verwenden, sind interessant f�r Dateisysteme im Hauptspeicher und RAM-Disks. Wegen der begrenzten Anzahl von Schreibzyklen, die auf Flash-Speicher durchgef�hrt werden k�nnen, werden die Platte und die Dateisysteme darauf mit grosser Wahrscheinlichkeit nur lesend eingeh�ngt werden. In dieser Umgebung werden Dateisysteme wie <filename>/tmp</filename> und <filename>/var</filename> als RAM-Disks eingebunden, um dem System zu erlauben, Logdateien anzulegen und Z�hler sowie tempor�re Dateien zu aktualisieren. RAM-Disks sind eine kritische Komponente f�r eine erfolgreiche Solid State Umsetzung in &os;.</para> <para>Sie sollten daf�r sorgen, dass die folgenden Zeilen in Ihrer Kernelkonfigurationsdatei vorhanden sind:</para> <programlisting>options MFS # Memory Filesystem options MD_ROOT # md device usable as a potential root device pseudo-device md # memory disk</programlisting> </sect1> <sect1 id="ro-fs"> <title>Die <literal>rc</literal>-Subsysteme und nur-Lese Dateisysteme</title> <para>Die Initialisierung nach dem Bootvorgang eines eingebetteten &os;-Systems wird von <filename>/etc/rc.initdiskless</filename> kontrolliert.</para> <para><filename>/etc/rc.d/var</filename> h�ngt <filename>/var</filename> als RAM-Disk ein, erstellt eine konfigurierbare Liste von Verzeichnissen in <filename>/var</filename> mittels des &man.mkdir.1;-Kommandos und �ndert die Attribute von ein paar dieser Verzeichnisse. Bei der Ausf�hrung von <filename>/etc/rc.d/var</filename> kommt eine andere <filename>rc.conf</filename>-Variable ins Spiel: <literal>varsize</literal>. Die Datei <filename>/etc/rc.d/var</filename> erstellt eine <filename>/var</filename>-Partition basierend auf dem Wert dieser Variable in <filename>rc.conf</filename>:</para> <programlisting>varsize=8192</programlisting> <para>Standardm�ssig wird dieser Wert in Sektoren angegeben.</para> <para>Der Fakt, dass es sich bei <filename>/var</filename> um ein nur-Lese Dateisystem handelt, ist eine wichtige Unterscheidung, da die <filename>/</filename>-Partition (und jede andere Partition, die Sie auf Ihrem Flash-Medium haben) nur lesend eingeh�ngt wird. Erinnern Sie sich, dass in <xref linkend="intro"/> die Beschr�nkungen von Flash-Speichern erl�utert wurden, speziell deren begrenzte Kapazit�t zum Schreiben. Die Notwendigkeit, Dateisysteme auf Flash-Speichern nur lesend einzubinden und keine Swap-Dateien zu verwenden, kann nicht oft genug erw�hnt werden. Eine Swap-Datei auf einem ausgelasteten System kann in weniger als einem Jahr den gesamten Flash-Speicher aufbrauchen. H�ufige Protokollierung oder das Erstellen und L�schen von tempor�ren Dateien kann das gleiche verursachen. Aus diesem Grund sollten Sie zus�tzlich zum entfernen des <literal>swap</literal>-Eintrags aus ihrer <filename>/etc/fstab</filename>-Datei auch noch die Optionsfelder f�r jedes Dateisystem auf <literal>ro</literal> wie folgt stellen:</para> <programlisting># Device Mountpoint FStype Options Dump Pass# /dev/ad0s1a / ufs ro 1 1</programlisting> <para>Ein paar Anwendungen im normalen System werden sofort nach dieser �nderung ausfallen. Beispielsweise wird Cron nicht richtig funktionieren, aufgrund von fehlenden Cron-Tabellen in <filename>/var</filename> die von <filename>/etc/rc.d/var</filename> erstellt wurden. Syslog und DHCP werden ebenfalls Probleme durch das nur-Lese Dateisystem und fehlende Elemente im Verzeichnis <filename>/var</filename> verursachen, die <filename>/etc/rc.d/var</filename> erstellt hat. Diese Probleme sind jedoch nur vor�bergehend und werden zusammen mit L�sungen zur Ausf�hrung von anderen gebr�uchlichen Softwarepaketen in <xref linkend="strategies"/> angesprochen.</para> <para>Eine wichtige Sache, an die man sich erinnern sollte, ist, dass ein Dateisystem, welches als nur lesend in <filename>/etc/fstab</filename> eingebunden wurde, jederzeit als schreibend durch das folgende Kommando eingeh�ngt werden kann:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>/sbin/mount -uw <replaceable>partition</replaceable></userinput></screen> <para>und auch wieder zur�ck auf nur lesend durch den Befehl:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>/sbin/mount -ur <replaceable>partition</replaceable></userinput></screen> </sect1> <sect1> <title>Ein Dateisystem von Grund auf neu erstellen</title> <para>Wenn ATA-kompatible Compact-Flash-Karten von &os; als normale IDE-Festplatten erkannt werden, k�nnten Sie theoretisch &os; aus dem Netzwerk mittels der Kern- und mfsroot-Floppies oder einer CD installieren.</para> <para>Jedoch kann selbst eine kleine Installation von &os; durch die normale Installationsprozedur ein System erzeugen, dass gr�sser als 200 MB ist. Da die meisten Leute kleinere Flash-Speichermedien einsetzen (128 MB wird hier als gross angesehen - 32 oder sogar 16 MB sind gebr�uchlich) ist eine gew�hnliche Installation mit normalen Methoden nicht m�glich, da es einfach nicht genug freien Plattenplatz gibt, selbst f�r die kleinste Installationsart.</para> <para>Der einfachste Weg, diese Speicherlimitierung zu umgehen, ist, &os; auf konventionelle Weise auf eine normale Festplatte zu installieren. Nachdem die Installation abgeschlossen wurde, k�rzen Sie das Betriebssystem auf das n�tigste, bis Sie eine Gr�sse erreicht hat, die auf das Flash-Medium passt und benutzen Sie dann tar auf dem gesamten Dateisystem. Die folgenden Schritte werden Sie durch den Prozess der Vorbereitung eines Flash-Mediums f�r ihr getartes Dateisystem f�hren. Beachten Sie, dass Operationen wie Partitionierung, Benennung, Erstellung von Dateisystemen, etc. von Hand durchgef�hrt werden m�ssen, da eine normale Installation nicht m�glich ist. Zus�tzlich zu den Kern- und mfsroot-Disketten ben�tigen Sie auch die fixit-Floppy.</para> <procedure> <step> <title>Partitionierung Ihrer Flash-Medien</title> <para>W�hlen Sie nach dem Starten der Kern- und mfsroot-Disketten, <literal>custom</literal> aus dem Installationsmen�. In diesem Men� w�hlen Sie dann <literal>partition</literal> aus. Dort sollten Sie alle bestehenden Partitionen mit Hilfe der Taste <keycap>d</keycap> l�schen. Nachdem alle bestehenden Partitionen gel�scht wurden, erstellen Sie mittels der Taste <keycap>c</keycap> eine Partition und akzeptieren Sie den Standardwert f�r die Gr�sse der Partition. Wenn Sie nach dem Typ der Partition gefragt werden, stellen Sie sicher, dass der Wert auf <literal>165</literal> eingestellt ist. Schreiben Sie jetzt diese Partitionstabelle auf die Platte durch bet�tigen der Taste <keycap>w</keycap> (dies ist die versteckte Option auf diesem Bildschirm). Wenn Sie eine ATA-kompatible Compact Flash-Karte verwenden, sollten Sie den &os; Bootmanager ausw�hlen. Dr�cken Sie nun die Taste <keycap>q</keycap>, um das Partitionsmen� zu verlassen. Sie werden das Men� des Bootmanagers noch ein weiteres Mal gezeigt bekommt. In diesem Fall wiederholen Sie die Auswahl von vorher.</para> </step> <step> <title>Anlegen von Dateisystemen auf Ihrem Flashspeicher-Ger�t</title> <para>Verlassen Sie das Installationsmen� und w�hlen Sie aus dem Hauptinstallationsmen� die Option <literal>fixit</literal>. In der fixit-Umgebung angelangt, geben Sie den folgenden Befehl ein:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>disklabel -e /dev/ad0c</userinput></screen> <para>Zu diesem Zeitpunkt sollten Sie sich im vi-Editor unter der Herrschaft des disklabel-Kommandos befinden. Als n�chstes m�ssen Sie die eine <literal>a:</literal>-Zeile an das Ende der Datei hinzuf�gen. Diese <literal>a:</literal>-Zeile sollte wie folgt aussehen:</para> <programlisting>a: <replaceable>123456</replaceable> 0 4.2BSD 0 0</programlisting> <para>Wobei <replaceable>123456</replaceable> eine Zahl darstellt, die exakt der gleichen Zahl in der bestehenden Zeile mit dem <literal>c:</literal>-Eintrag entspricht. Sie kopieren quasi die bestehende Zeile <literal>c:</literal> als eine neue Zeile <literal>a:</literal> und stellen sicher, dass fstype <literal>4.2BSD</literal> entspricht. Speichern Sie die Datei und verlassen Sie den Editor.</para> <screen>&prompt.root; <userinput>disklabel -B -r /dev/ad0c</userinput> &prompt.root; <userinput>newfs /dev/ad0a</userinput></screen> </step> <step> <title>Schreiben des Dateisystems auf Ihr Flash-Medium</title> <para>H�ngen Sie das neu erstellte Flash-Medium ein:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>mount /dev/ad0a /flash</userinput></screen> <para>Verbinden Sie diese Maschine mit dem Netzwerk, um die tar-Datei zu �bertragen und extrahieren Sie es auf das Dateisystem des Flash-Mediums. Ein Beispiel dazu w�re folgendes:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>ifconfig xl0 192.168.0.10 netmask 255.255.255.0</userinput> &prompt.root; <userinput>route add default 192.168.0.1</userinput></screen> <para>Jetzt da die Maschine ans Netzwerk angeschlossen ist, kopieren Sie die tar-Datei. An diesem Punkt werden Sie m�glicherweise mit einem Dilemma konfrontiert - sollte Ihr Flash-Speicher beispielsweise 128 MB gross sein und Ihre tar-Datei gr�sser als 64 MB, k�nnen Sie ihre tar-Datei auf dem Flash-Speicher nicht entpacken - Ihnen wird vorher der Speicherplatz ausgehen. Eine L�sung f�r dieses Problem, sofern Sie FTP verwenden, ist, dass Sie die Datei entpacken k�nnen, w�hrend es von FTP �bertragen wird. Wenn Sie die �bertragung auf diese Weise durchf�hren, haben Sie niemals die tar-Datei und deren Inhalt zur gleichen Zeit auf Ihrem Medium:</para> <screen><prompt>ftp></prompt> <userinput>get tarfile.tar "| tar xvf -"</userinput></screen> <para>Sollte Ihre tar-Datei gezippt sein, k�nnen Sie dies ebenso bewerkstelligen:</para> <screen><prompt>ftp></prompt> <userinput>get tarfile.tar "| zcat | tar xvf -"</userinput></screen> <para>Nachdem der Inhalt Ihrer tar-Datei auf dem Dateisystem des Flash-Mediums abgelegt wurden, k�nnen Sie den Flash-Speicher aush�ngen und neu starten:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>cd /</userinput> &prompt.root; <userinput>umount /flash</userinput> &prompt.root; <userinput>exit</userinput></screen> <para>In der Annahme, dass Sie Ihr Dateisystem richtig konfiguriert haben, als es noch auf der gew�hnlichen Festplatte gebaut wurde (mit Ihren Nur-Lese-Dateisystemen und den n�tigen Optionen im Kernel), sollten Sie nun erfolgreich von Ihrem &os; Embedded-System starten k�nnen.</para> </step> </procedure> </sect1> <sect1 id="strategies"> <title>Systemstrategien f�r kleine und Nur-Lese-Umgebungen</title> <para>In <xref linkend="ro-fs"/> wurde darauf hingewiesen, dass das <filename>/var</filename>-Dateisystem von <filename>/etc/rc.d/var</filename> konstruiert wurde und die Pr�senz eines Nur-Lese-Wurzeldateisystems Probleme mit vielen in &os; gebr�chlichen Softwarepaketen verursacht. In diesem Artikel werden Vorschl�ge f�r das erfolgreiche Betreiben von cron, syslog, Installationen von Ports und dem Apache-Webserver unterbreitet.</para> <sect2> <title>cron</title> <para>W�hrend des Bootvorgangs wird <filename class="directory">/var</filename> von <filename>/etc/rc.d/var</filename> anhand der Liste aus <filename>/etc/mtree/BSD.var.dist</filename> gef�llt, damit <filename class="directory">cron</filename>, <filename class="directory">cron/tabs</filename>, <filename class="directory">at</filename> und ein paar weitere Standardverzeichnisse erstellt werden.</para> <para>Jedoch l�st das noch nicht das Problem, Crontabs �ber Neustarts des Systems hinaus zu erhalten. Wenn das System neu gestartet wird, verschwindet das <filename>/var</filename>-Dateiystem, welches sich im Hauptspeicher befunden hat und jegliche Crontabs, die Sie hatten werden ebenfalls verschwinden. Aus diesem Grund besteht eine L�sung darin, Crontabs f�r diejenigen Benutzer zu erstellen, die diese auch ben�tigen. Dazu sollte das <filename>/</filename>-Dateisystem lesend und schreibend eingeh�ngt und diese Crontabs an einen sicheren Ort kopiert werden, wie beispielsweise <filename>/etc/tabs</filename>. F�gen Sie dann eine Zeile an das Ende der Datei <filename>/etc/rc.initdiskless</filename> hinzu, die diese Crontabs in <filename>/var/cron/tabs</filename> kopiert, nachdem dieses Verzeichnis w�hrend der Systeminitialisierung erstellt wurde. Sie werden auch eine Zeile hinzuf�gen m�ssen, welche die Besitzer und Berechtigungen auf diesen Verzeichnissen, die Sie erstellen und den dazugeh�rigen Dateien, die Sie mittels <filename>/etc/rc.initdiskless</filename> kopieren, setzen.</para> </sect2> <sect2> <title>syslog</title> <para>Die Datei <filename>syslog.conf</filename> spezifiziert den Ort von bestimmten Logdateien, welche in <filename>/var/log</filename> existieren. Diese Dateien werden nicht von <filename>/etc/rc.d/var</filename> w�hrend der Systeminitialisierung erstellt. Aus diesem Grund m�ssen Sie irgendwo in <filename>/etc/rc.d/var</filename> nach dem Abschnitt, der die Verzeichnisse in <filename>/var</filename> erstellt, eine Zeile �hnlich der folgenden hinzuf�gen:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>touch /var/log/security /var/log/maillog /var/log/cron /var/log/messages</userinput> &prompt.root; <userinput>chmod 0644 /var/log/*</userinput></screen> </sect2> <sect2> <title>Installation von Ports</title> <para>Bevor die notwendigen �nderungen erk�rt werden, einen Ports-Baum zu verwenden, ist es notwendig, Sie an die Nur-Lese-Besonderheit Ihres Dateisystems auf dem Flash-Medium zu erinnern. Da dieses nur lesend verf�gbar ist, m�ssen Sie es vor�bergehend mit Schreibrechten ausstatten, indem Sie die mount-Syntax, wie in <xref linkend="ro-fs"/> dargestellt wird, verwenden. Sie sollten immer diese Dateisysteme erneut mit nur-Lese-Rechten einh�ngen wenn Sie damit fertig sind - unn�tige Schreibvorg�nge auf dem Flash-Medium kann dessen Lebenszeit erheblich verk�rzen.</para> <para>Um es zu erm�glichen, in das Ports-Verzeichnis zu wechseln und erfolgreich <command>make</command> <maketarget>install</maketarget> auszuf�hren, m�ssen wir ein Paketverzeichnis auf einem Nicht-Hauptspeicherdateisystem erstellen, welches die Pakete �ber Neustarts hinweg im Auge beh�lt. Weil es sowieso n�tig ist, Ihre Dateisysteme mit Lese-Schreibrechten f�r die Installation eines Pakets einzuh�ngen, ist es sinnvoll anzunehmen, dass ein Bereich Ihres Flash-Mediums ebenfalls f�r Paketinformationen, die darauf abgespeichert werden, verwendet wird.</para> <para>Erstellen Sie zuerst ein Verzeichnis f�r die Paketdatenbank. Normalerweise ist dies <filename>/var/db/pkg</filename>, jedoch k�nnen wir es dort nicht unterbringen, da es jedesmal verschwinden wird, wenn das System neu gestartet wird.</para> <screen>&prompt.root; <userinput>mkdir /etc/pkg</userinput></screen> <para>F�gen Sie nun eine Zeile in <filename>/etc/rc.d/var</filename> hinzu, welche das <filename>/etc/pkg</filename>-Verzeichnis mit <filename>/var/db/pkg</filename> verkn�pft. Ein Beispiel:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>ln -s /etc/pkg /var/db/pkg</userinput></screen> <para>Nun wird jedes Mal, wenn Sie Ihre Dateisysteme mit Lese-Schreibrechten einbinden und ein Paket installieren, der Befehl <command>make</command> <maketarget>install</maketarget> funktionieren und Paketinformationen werden erfolgreich nach <filename>/etc/pkg</filename> geschrieben (da zu diesem Zeitpunkt das Dateisystem mit Lese-Schreibrechten eingebunden ist), welche dann stets dem Betriebssystem als <filename>/var/db/pkg</filename> zur Verf�gung stehen.</para> </sect2> <sect2> <title>Apache Webserver</title> <note> <para>Die Anweisungen in diesem Abschnitt sind nur notwendig, wenn Apache so eingerichtet ist, dass dieser seine PID oder Protokollierungsinformationen ausserhalb von <filename class="directory">/var</filename> ablegt. Standardm�ssig bewahrt Apache seine PID-Datei in <filename class="directory">/var/run/httpd.pid</filename> und seine Protokolldateien in <filename class="directory">/var/log</filename> auf.</para> </note> <para>Es wird nun davon ausgegangen, dass Apache seine Protokolldateien in einem Verzeichnis namens <filename class="directory"><replaceable>apache_log_dir</replaceable></filename> ausserhalb von <filename class="directory">/var</filename> speichert. Wenn dieses Verzeichnis auf einem nur-Lese-Dateisystem existiert, wird Apache nicht in der Lage sein, Protokolldateien zu speichern und wird vermutlich nicht richtig funktionieren. Wenn dies der Fall ist, muss ein neues Verzeichnis zu der Liste der Verzeichnisse in <filename>/etc/rc.d/var</filename> hinzugef�gt werden, um dieses in <filename>/var</filename> zu erstellen und um <filename class="directory"><replaceable>apache_log_dir</replaceable></filename> nach <filename>/var/log/apache</filename> zu verkn�pfen. Es ist auch n�tig, Berechtigungen und Besitzer auf diesem neuen Verzeichnis zu setzen.</para> <para>F�gen Sie zuerst das Verzeichnis <literal>log/apache</literal> zu der Liste von Verzeichnissen hinzu, die in <filename>/etc/rc.d/var</filename> angelegt werden sollen.</para> <para>Danach tragen Sie die folgenden Befehle in <filename>/etc/rc.d/var</filename> nach dem Abschnitt zum Erstellen der Verzeichnisse ein:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>chmod 0774 /var/log/apache</userinput> &prompt.root; <userinput>chown nobody:nobody /var/log/apache</userinput></screen> <para>Schliesslich l�schen Sie das bestehende <filename class="directory"><replaceable>apache_log_dir</replaceable></filename> Verzeichnis und ersetzen es mit einer Verkn�pfung:</para> <screen>&prompt.root; <userinput>rm -rf <filename class="directory"><replaceable>apache_log_dir</replaceable></filename></userinput> &prompt.root; <userinput>ln -s /var/log/apache <filename class="directory"><replaceable>apache_log_dir</replaceable></filename></userinput></screen> </sect2> </sect1> </article>