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\chapter{Acessando dispositivos no GNU/Linux}
\label{sec:storage}
Com seu sistema de arquivos de árvore única, o acesso à informação no
GNU/Linux (como no Unix em geral) sempre foi voltado à possibilidade
de adicionar-se espaço de armazenamento \emph{on-the-fly}, com o
mínimo de \emph{downtime} possível. Para isso, o GNU/Linux recorre a
procedimentos de montagem e desmontagem de dispositivos e a pontos de
montagens estruturados.
Nesse capítulo, nosso objetivo é que o leitor compreenda esses dois
conceitos, assim como os comandos necessáios para montar e desmontar
dispositivos e um arquivo muito importante de configuração dos pontos
de montagem do sistema, o \texttt{/etc/fstab}.
\section{Conceito de ``montagem de dispositivos''}
Um conceito errôneo formado pelos sistemas automatizados de leitura de
discos removíveis é de que os dispositivos de armazenamento ficam
prontamente disponíveis uma vez inseridos no sistema. Na realidade,
apenas um dele (o disco rígido) o fica, e ainda assim graças ao
sistema de \emph{bootstraping}\footnote{\emph{bootstraping} é o
processo pelo qual o BIOS dispara a inicialização do sistema
operacional, em combinação com os programas de \emph{bootstrap}}.
Na realidade, todo dispositivo de armazenamento deve ser
\emph{montado} antes de ser usado e \emph{desmontado} após o uso. O
termo ``\emph{montar}'' um dispositivo quer dizer informar ao sistema
que o dispositivo está pronto para ser usado. O Unix, para aumentar
sua eficiência, \emph{não} procura entre os dispositivos de
armazenamento quais deles estão prontos para o uso (embora algumas
distros de GNU/Linux possua um sistema atualizado, o
\texttt{automount}, que faz esse serviço): o administrador (ou os
usuários, com as corretas configurações) deve informar ao sistema que
o dispositivo está preparado e pode ser usado.
Em alguns casos, após o uso, o sistema deve ser informado que o
dispositivo em questão não será mais utilizado e será retirado do
sistema. A isso, chamamos de ``desmontagem''. No Unix (e no
GNU/Linux), esse processo é muito importante, pois, novamente para
questão de eficiência, o sistema \emph{nem sempre} grava os dados no
dispositivo de armazenamento no momento em que eles são ``salvos'',
algumas vezes mantendo os dados em um \emph{cache} na memória
principal até que os dados são gravados em definitivo no dispositivo
de armazenamento (o que é chamado de \emph{sincronização} ou
\emph{syncing}). Remover um dispositivo sem o ``desmontar'' pode
acarretar na corrupção de dados ou até mesmo em danos ao
dispositivo. De qualquer modo, fica o recado. No caso de uso de
sistemas de automontagem, como o \texttt{automount}, essa preocupação
é desnecessária, pois o dispositivo é sincronizado de imediato.
A vantagem disso é que é posssível, através de sistemas remotos de
arquivos, como o NFS (\emph{Network File System}), montar-se
dispositivos em servidores remotos, com coletâneas de programas muito
grandes, como por exemplo o sistema \TeX -- \LaTeX.
Esclarecido esse conceito, vamos ao conceito dos ``pontos de montagem''.
\section{Pontos de montagem}
\label{sec:mountpoints}
Em Unix (portanto, no GNU/Linux), ``pontos de montagem'' são
diretórios especialmente designados aonde o sistema irá montar a
estrutura de arquivos de dispositivos que estejam ``montados''.
Na prática, qualquer diretório pode ser um ``ponto de montagem'', mas
sugere-se que sejam diretórios vazios (pois a montagem faz com que a
estrutura de arquivos no dispositivo sobreponha a existente no
diretório, embora os dados em questão não desapareçam, podendo serem
acessados após a desmontagem do dispositivo) e estruturados em relação
ao sistema de arquivos principal (\texttt{/}).
Uma característica interessante do GNU/Linux permitida graças árvore
de diretório única é que partes do sistema possam ser dispostas em
partições (ou até mesmo dispositivos) diferenciados. Isso porque
pode-se usar \emph{qualquer} diretório como ponto de montagem,
portanto pode-se, por exemplo, montar-se um dispositivo (ou uma
partição --- para o GNU/Linux, partições dentro de um mesmo
dispositivo são considerados dispositivos diferentes) como, por
exemplo, o diretório \texttt{/home}. Isso ajuda em algumas coisas:
\begin{itemize}
\item Limita o consumo de espaço em disco para determinados tipos de
informação dentro do sistema: se você quer que os dados dos usuários
do sistema ocupem no máximo 20 Gigabytes, você pode criar uma
partição de 20 Gigas em seu disco e montá-lo como o diretório
\texttt{/home};
\item Facilita o \emph{backup}, o \emph{upgrade} e o \emph{disaster
recovery} do sistema: exceto pela eventualidade de um \texttt{rm -rf
/}, uma boa estrutura de diretórios permite que você possa, por
exemplo, reinstalar um sistema que perca seu \emph{kernel} (do
diretório \texttt{/boot}) sem afetar os dados dos usuários
(\texttt{/home}), desde que ambos estejam, em dispositivos/partições
diferentes. Isso também afeta estratégias de \emph{backup} (você não
precisará de \emph{backups} de \texttt{/usr}, ao menos não
frequentemente) e assim por diante;
\item Permite o uso de algumas estratégias de QoS (\emph{Quality of
Service}): você pode montar em um disco rígido rápido o diretório
aonde ficam os dados do servidor de banco de dados, e colocar em
discos mais lentos os dados dos usuáios no servidor de arquivos, por
exemplo;
\item Montagem remota de grandes volumes de informações repetidas
permitem poupar o disco do usuário, embora exija uma boa
infraestrutura de rede: programas como \LaTeX, GNU \texttt{emacs} e
X-Windows podem ser compartilhados via NFS e montados no sistema
local, sendo que suas configurações seriam localizadas (apenas os
binários dos programas seriam compartilhados).
\end{itemize}
Uma boa estratégia para montagem de dispositivos pode oferecer grandes
ganhos em tempo, performance e menos dores de cabeça ao administrador
do sistema.
\subsection{Dispositivos removíveis e pontos de montagem}
Em geral, os dispositivos removíveis em um sistema são montados em
pontos de montagem dentro de \texttt{/mnt} ou, o padrão da FHS,
\texttt{/media}\cite{FHS2004}. Em ambos os casos, sugere-se que sejam
criados diretórios especificos para cada um dos dispositivos
removíveis com nomes característicos(\texttt{cdrom},
\texttt{cdrecorder}, \texttt{dvd}, \texttt{pen}, \texttt{digicamera},
\texttt{olympus}, \ldots). Isso ajuda (e muito) a localizar os
dispositivos removíveis dentro da estrutura de árvore única do
GNU/Linux.
Agora que vimos o suficiente sobre os conceitos de montagem,
desmontagem e ponto de montagem, vamos colocá-los na prática para
acessarmos dispositivos.
\section{Montando e desmontando dispositivos: \texttt{mount} e \texttt{umount}}
\label{sec:mount}
O Unix possui comandos para montagem e desmontagem de
dispositivo. Como esse processo é considerado \emph{muito perigoso}
(desmontar um dispositivo \emph{on-the-fly} ou montar um dispositivo
sobre um diretório em uso pode ser algo catastrófico quando feito de
maneira errada), em geral apenas o \texttt{root} consegue realizar
essas operações.
O comando \texttt{mount} tem como sintaxe \texttt{mount <opções>
<dispositivo> <ponto\_montagem>}, aonde ele pega o dispositivo em
\texttt{dispostivo} (em geral indicado como um arquivo em
\texttt{/dev}) e o monta em \texttt{<ponto\_montagem>}. Em geral os
dispositivos são nomeados como demonstrados na Tabela
\ref{table:devicefiles}, página \pageref{table:devicefiles}. Em todos
os casos, você precisará indicar qual partição do dispositivo deverá
ser acessada. Para isso, pegue o número da partição e o coloque a
frente do nome do dispostivo. Por exemplo, a primeira partição do
primeiro disco IDE é referenciada usando \texttt{/dev/hda1}, enquanto
que a quinta partição do segundo disco SCSI dentro do sistema é
referenciada com \texttt{/dev/sdb5}, por exemplo. O ponto de montagems
é simplesmente um diretório do sistema (preferencialmente vazio) aonde
o dispositivo será montado.
\begin{table}
\begin{center}
\begin{tabular}{|r|l|}
\hline
{\centering \textbf{\textsc{nome do dispositivo}}} & {\centering \textbf{\textsc{Dispositivo}}}\\
\hline\hline
\texttt{/dev/hda} & Primeiro disco IDE \\
\texttt{/dev/hdb} & Segundo disco IDE \\
\texttt{/dev/hdc} & Terceiro disco IDE \\
\texttt{/dev/hdd} & Quarto disco IDE \\
\texttt{/dev/fd} & Unidades de disquete \\
\texttt{/dev/sda} & Primeiro dispositivo SCSI ou unidade USB \\
\texttt{/dev/sdb} & Primeiro dispositivo SCSI ou unidade USB \\
\texttt{/dev/sdc} & Primeiro dispositivo SCSI ou unidade USB \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Alguns exemplos de nomes de dispositivos}
\label{table:devicefiles}
\end{center}
\end{table}
Em geral, o GNU/Linux consegue detectar o tipo de conteúdo que está no
dispositivo, mas algumas vezes pode ser útil determinar o tipo de
sistema de arquivo do dispositivo. Para isso, utilize a opção
\texttt{-t}(\emph{type} --- tipo), informando o tipo de sistema de
arquivos a ser usado. No caso, algumas opções muito comuns a serem
usadas no GNU/Linux estão listadas na Tabela \ref{table:filesystems},
na Página \pageref{table:filesystems}(inspirada em
\citeonline{CASHA2001}). Para saber quais os sistemas de arquivo que o
\emph{kernel} pode montar, use o comando \texttt{cat
/proc/filesystem}, pois ele irá listar todos os módulos de sistema
de arquivos compilados no sistema
\begin{table}
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|l|}
\hline
{\centering \textbf{\textsc{Nome do}}} & \\
{\centering \textbf{\textsc{dispositivo}}} & {\centering \textbf{\textsc{Comentários}}}\\
\hline\hline
\multicolumn{2}{|c|}{\emph{Sistemas padrão}} \\
\hline
\texttt{ext2} & Sistema de arquivos original do GNU/Linux \\
\texttt{swap} & Partição de memória virtual do GNU/Linux \\
\texttt{iso9660} & Sistema de arquivos de CD-ROMs\\
& Permite acessar ISOs\footnotemark de CDs \\
\hline
\multicolumn{2}{|c|}{\emph{Sistemas externos}} \\
\hline
\texttt{vfat} & FAT-16 ou FAT-32 (DOS/Windows) \\
\texttt{ntfs}\footnotemark & WindowsNT/2000/XP (Apenas-Leitura)\\
\texttt{hpfs} & OS/2 \\
\texttt{hfs} & Apple System 7/MacOS \\
\hline
\multicolumn{2}{|c|}{\emph{Sistemas com \emph{journaling}\footnotemark}} \\
\hline
\texttt{ext3} & Evolução do \texttt{ext2} \\
\texttt{reiser} & ReiserFS, sistema \emph{journaled} alternativo \\
\texttt{xfs} & Padrão do Irix, porte nativo no Linux \\
\texttt{jfs} & Desenvolvido pela IBM para sistemas de alta \emph{performance} \\
\hline
\multicolumn{2}{|c|}{\emph{Sistemas de Rede}} \\
\hline
\texttt{nfs} & Volume remoto via \emph{Network File System} \\
\texttt{smb} & Pastas compartilhadas Windows/SaMBa \\
\hline
\end{tabular}
\label{table:filesystems}
\caption{Alguns sistemas de arquivos que podem ser acessados pelo GNU/Linux}
\end{center}
\end{table}
\addtocounter{footnote}{-3}
\footnotetext{Experimental, nas versões mais atuais do \emph{kernel}
do GNU/Linux o sistema pode gravar em arquivos já existentes, mas
não criar novos arquivos/diretórios}
\footnotetext{Imagens de CD prontas para serem gravadas, muito usadas
nas trocas de distros GNU/Linux}
\stepcounter{footnote}
\footnotetext{Sistema que permite rápida recuperação do sistema em
caso de falha}
Algumas vezes, pode ser útil montar um dispositivo apenas para
leitura, mesmo que ele permita escrita (como um HD que acabou de ser
invadido por um invasor de sistemas). Para isso, usamos a opção
\texttt{-r}(\emph{read-only} --- apenas). Por exemplo, para montar o
dispositivo \texttt{/dev/sda1}, que tem como sistema de arquivos o
\texttt{vfat}, no diretório \texttt{/mnt/pen}, utilize o comando
\texttt{mount -t vfat /dev/sda1 /mnt/pen}, como \texttt{root}. Ele não
deverá retornar nenhuma mensagem se estiver tudo OK. Nesse caso, você
poderá fazer qualquer uso do dispositivo montado, como, por exemplo,
listar os arquivos dentro do dispositivo, como mostrado no Trecho de
Código \ref{code:mounted}, na Página \pageref{code:mounted}.
\begin{codigo}[htp]
\tiny
\begin{Verbatim}[frame=single]
[root@hufflepuff ~]# ls -la /mnt/pen
total 107116
drwxrwxrwx 8 root root 22016 Dez 31 1969 .
drwxr-xr-x 27 root root 4096 Abr 20 18:22 ..
-rwxrwxrwx 1 root root 36352 Abr 14 13:14 00%20-revis%E3o%20para%20a%20prova.doc
-rwxrwxrwx 1 root root 697788 Abr 17 16:12 1145055685803.pdf
-rwxrwxrwx 1 root root 849465 Abr 20 13:38 2005-02-17 Aula 1.pdf
-rwxrwxrwx 1 root root 10036 Abr 17 15:13 4321.jpg
-rwxrwxrwx 1 root root 10478 Abr 17 16:11 4347.jpg
-rwxrwxrwx 1 root root 22670 Abr 14 16:20 aaai-named.bst
-rwxrwxrwx 1 root root 132195 Abr 17 16:36 abntex-0.9-beta.noarch.rpm
-rwxrwxrwx 1 root root 54108 Abr 17 14:03 AUGIE.ttf
-rwxrwxrwx 1 root root 659720 Abr 20 13:41 Aula_2_?????_HTTP_e_FTP.pdf
-rwxrwxrwx 1 root root 179022 Abr 20 13:41 Aula_3_DNS.pdf
-rwxrwxrwx 1 root root 526827 Abr 20 13:42 Aula_4_-_Sistema_Completo.pdf
-rwxrwxrwx 1 root root 610 Abr 13 19:20 .log
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drwxrwxrwx 2 root root 8192 Abr 6 10:15 NerdTV
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-rwxrwxrwx 1 root root 297176 Abr 17 14:11 squares.otp
drwxrwxrwx 2 root root 2048 Abr 18 00:40 Upgrading to 2.2 from 2.0 - Apache HTTP Server_arquivos
-rwxrwxrwx 1 root root 12598 Abr 18 00:40 Upgrading to 2.2 from 2.0 - Apache HTTP Server.html
-rwxrwxrwx 1 root root 35140553 Abr 18 16:31 UTILS.zip
\end{Verbatim}
%$
\caption{Exemplo do comando \texttt{ls} em um dispositivo ``montado''}
\label{code:mounted}
\end{codigo}
O \emph{mount} possui uma grande quantidade de opções úteis
específicas para cada tipo de sistema de arquivos. Para maiores
informações, consulte a \emph{manpage} \texttt{mount(1)}
Uma vez que você tenha feito todas as operações desejadas, você pode
(na verdade deveria) desmontar o dispositivo, usando o comando
\texttt{umount}. Para desmontar o dispositivo, você pode usar tanto
fazer referência ao dispositivo quanto ao ponto de montagem. No caso
anterior, tanto \texttt{umount /dev/sda1} quanto \texttt{umount
/mnt/pen} devem funcionar para desmontar o dispositivo.
Perceba que, por segurança, o GNU/Linux não irá autorizar a
desmontagem de um dispositivo que tenha:
\begin{enumerate}
\item arquivos abertos;
\item usuários acessando arquivos;
\item usuários dentro de sua árvore de diretórios;
\end{enumerate}
Nesse casos, pode-se usar comandos como \texttt{lsof} para detectar os
usuários que estão utilizando o sistema, procurando assim formas de
como fazer com que estes usuários terminem seus usos.
Após todos os usuários terem saído do ponto de montagem, o comando
\texttt{umount} pode ser disparado sem problemas. Ele força o
\emph{sync} do dispositivo a ser desmontado e devolve o \emph{prompt}
do \texttt{root}, indicando operação bem sucedida.
O maior inconveniente do uso do \texttt{mount} está naqueles
dispositivos que devem ser montados a cada inicialização. Isso fica
ainda pior quando, por falta de espaço em um disco, você o troca e
precisa desmontar o sistema antigo para ativar o sistema novo. Nesse
caso, você pode ``forçar'' a inicialização dos dispositivos
necessários. Isso é feito automaticamente pelo sistema, através de um
arquivo de configurações, o \emph{/etc/fstab}.
\section{O \texttt{/etc/fstab}}
\label{sec:etc-fstab}
O \texttt{/etc/fstab} (de \emph{filesystem table} --- tabela do
sistema de arquivos) contêm os registros de como é a estrutura do
sistema de arquivos do GNU/Linux. Na prática isso quer dizer que o
\texttt{/etc/fstab} contêm quais são os dispositivos e partições que
fazem parte do sistema de arquivos e como eles devem ser montados. O
arquivo é um arquivo texto puro, sendo possível editá-lo por meio de
programas simples como \texttt{vi} ou \texttt{emacs}. Um exemplo de
\texttt{/etc/fstab}, retirado do Guia Foca
GNU/Linux\cite{FOCALINUX2005}, pode ser encontrado no Trecho de Código
\ref{code:fstab}, na Página \pageref{code:fstab}.
\begin{codigo}[htp]
\footnotesize
\begin{Verbatim}[frame=single]
/dev/hda1 / ext2 defaults 0 1
/dev/hda2 /boot ext2 defaults 0 2
/dev/hda3 /dos msdos defaults,noauto,rw 0 0
/dev/hdg /cdrom iso9660 defaults,noauto 0 0
\end{Verbatim}
\caption{Exemplo de \texttt{/etc/fstab}}
\label{code:fstab}
\end{codigo}
A configuração do \texttt{/etc/fstab} é formada por seis campos,
separados por espaços, e cada linha deve incluir um dispositivo a ser
montado/desmontado. Os campos são:
\begin{enumerate}
\item \textbf{Dispositivo:} o dispositibo a ser montado;
\item \textbf{Ponto de montagem:} o local aonde o dispositivo será
montado;
\item \textbf{Tipo de sistema de arquivos:} aqui, diferentemente do
caso de um comando \texttt{mount}, é \emph{obrigatório} indicar o
tipo de sistema de arquivos para que o \texttt{/etc/fstab} possa
realizar adequadamente sua função;
\item \textbf{Opções:} essas opções são em geral específicas a um
determinado sistema de arquivos e podem ser encontradas na
\emph{manpage} \texttt{mount(1)}. Porém, existem algumas que são
comuns a todas e extremamente úteis dentro do \texttt{/etc/fstab}:
\begin{itemize}
\item \texttt{defaults} --- valores padrões de montagem para o tipo
de sistema de arquivo;
\item \texttt{noauto} --- \emph{não monta} o dispositivo
automaticamente na inicialização. Essa opção é muito interessante,
por exemplo, para mídias de \emph{backup} e meio que oferece um
atalho para a montagem do dispositivo \emph{a posteriori} (para
montar um dispositivo listado em \texttt{/etc/fstab}, basta o
comando \texttt{mount <ponto\_montagem>}
\item \texttt{ro} --- monta o dispositivo como apenas leitura. Pode
ser útil, por exemplo, para um sistema de arquivos contendo
programas (o \texttt{root} poderia criar um outro ponto de
montagem aonde a montagem permitisse escrita para ele usar quando
precisasse instalar um programa);
\item \texttt{user} --- permite que usuários comuns montem/desmontem
o dispositivo. Embora o Guia FOCA GNU/Linux\cite{FOCALINUX2005}
afirmar que não é bom por motivo de segurança (e o autor
concordar), é interessante que alguns dispositivos, principalmente
em sistemas \emph{desktop} ou em \emph{workstations}, possam ser
montados pelo usuário para \emph{backup} pessoal e afins. O ideal
é que \emph{apenas} dispositivos removíveis, como CD-ROMs e
disquetes possam ser montados pelos usuários;
\item \texttt{sync} --- força a sincronização dos dados (gravação
dos dados no meio físico) após cada operação de escrita. Muito
útil para dispositivos removíveis (evitando corrupção de dados),
mas com o inconveniênte de degradar a \emph{performance} do
sistema. Caso não use-se essa opção, pode-se ocasionalmente forçar
a sincronização com o uso do comando \texttt{sync} (na prática, o
próprio sistema faz isso, em média, a cada minuto);
\item \texttt{noexec} --- impede que qualquer arquivo dentro do
dispositivo sejam tratados como executáveis, inclusive
\emph{scripts}. Embora isso possa ser inconveniente por tolher a
possibilidade de uso de \emph{shell scripts}, em certos sistemas
de arquivos, como \texttt{/tmp} e \texttt{/etc}, aonde não são
esperado executáveis, impede uma potencial e séria falha de
segurança, aonde esses diretórios são utilizados como depósito
para \emph{rootshells} e \emph{backdoors}\footnote{Programas que
liberam \emph{shells} de super-usuário para um invasor em
potencial}
\item \texttt{nosuid} --- um pouco menos radical que
\texttt{noexec}, impede que programas dentro do dispositivo possam
ser acionados com \emph{suid} ativo. Isso pode ainda dar chance
para o acesso ilegal, mas, ao impedir a execução de programas
daquele sistema de arquivos em modo \emph{suid}, já impede
\texttt{rootshells};
\end{itemize}
\item \textbf{\texttt{dump}:} Configura a freqüência dos
\emph{backups} do dispositivo por meio do utilitário
\texttt{dump}. Em geral, mantêm-se em \texttt{0} (desativado), pois
o \emph{dump} consome muito espaço em disco e é muito lento
comparado com outras estratégias de \emph{backup};
\item \textbf{Seqüencia de \texttt{fsck}:} No caso de uma queda de
energia ou falha de sistema, esse número define a prioridade no uso
do utilitário \texttt{fsck} para verificação da integridade dos
sistemas de arquivo. Se estiver zerado, o dispositivo em questão não
é checado. O ideal é que o dispositivo com o sistema de arquivos
\texttt(/) seja o primeiro a ser verificado sempre. A ordem é do
menor para o maior;
\end{enumerate}
Isso deve bastar sobre \texttt{/etc/fstab}, o que encerra esse nosso
tópico sobre dispositivos. No próximo tópico, vamos falar um pouco
sobre a administração de um sistema GNU/Linux.