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Festplattenschutz

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Wiki/Icons/hd.png Seit 2003 verfügen viele ThinkPad-Modelle auf der Hauptplatine über einen Bewegungs-Sensor, ein sogenanntes Accelerometer, das vor allem dazu dienen soll, den Lesearm der Festplatte im Falle eines Sturzes innerhalb von Millisekunden zu "parken", damit die Festplatte nicht beschädigt wird. Einen ähnlichen Sensor haben u.a. Notebooks von Acer ("GraviSense") und Apple ("Sudden Motion Sensor").

Dieser Artikel beschreibt den Softwareteil des aktiven Festplattenschutzes für IBM/Lenovo ThinkPads unter Linux, den IBM Active Protection System Linux Driver (HDAPS) 🇬🇧. Trotz eines vorhandenen Sensors unterstützt HDAPS jedoch nicht ThinkPads der Baureihen SL, L, Edge sowie das X100e, da hier eine andere Hardware eingesetzt wird, für die kein Treiber existiert. Aus dem gleichen Grund funktioniert HDAPS auch nicht mit Notebooks anderer Hersteller sowie mit Nicht-ThinkPad-Baureihen von Lenovo.

In jüngerer Zeit werden bestimmte Festplatten-Modelle für Notebooks mit einem integrierten Sensor ausgestattet, meist als "Free Fall Sensor" bezeichnet. Dieser Festplattentyp sorgt ohne Softwareunterstützung eigenständig für den Parkvorgang. Die Sensordaten jedoch sind nicht für die unten beschriebenen weiteren Anwendungen zugänglich.

Installation

Vorbemerkung: es ist von Vorteil die im folgenden angegebenen Pakete für Kernelmodul und Überwachungsdämon einzeln nacheinander zu installieren. Tut man es stattdessen in einem Schritt, so zieht der Überwachungsdämon zunächst ein veraltetes Kernelmodul an, was einen Neustart erforderlich macht.

Kernelmodul hdaps installieren (alle Ubuntu-Versionen)

Der in den offiziellen Kerneln enthaltene Treiber hdaps.ko ist für den Festplattenschutz nicht geeignet, deshalb wird hier eine gepatchte Version aus dem Projekt tp-smapi 🇬🇧 verwendet.

Das zu installierende Paket ist abhängig von der eingesetzten Ubuntu-Version:

Versionen ab Ubuntu 10.04

  • tp-smapi-dkms

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install tp-smapi-dkms 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://tp-smapi-dkms

Versionen bis Ubuntu 9.10

  • tp-smapi-source

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install tp-smapi-source 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://tp-smapi-source

Überwachungsdämon hdapsd installieren (alle Ubuntu-Versionen)

Für den Dämon ist das Paket

  • hdapsd

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install hdapsd 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://hdapsd

zu installieren.

Ab Ubuntu 10.04 Lucid Lynx ist die Installation hiermit abgeschlossen und es kann direkt mit dem Kapitel Konfiguration weitergehen.

Nacharbeiten für Ubuntu 9.10

Als Voraussetzung sind die Pakete

  • module-assistant

  • build-essential

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install module-assistant build-essential 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://module-assistant,build-essential

zu installieren [1].

Modul kompilieren und installieren

Nach der Installation des Pakets tp-smapi-source muss das Kernelmodul noch mit dem Module-Assistant kompiliert und installiert werden (zuvor sollte man evtl. geöffnete Paketverwaltungswerkzeuge schließen, sie könnten die Installation des erzeugten Kernelmodul-Pakets blockieren):

sudo m-a a-i tp-smapi 

Anschließend ist ein Neustart erforderlich.

Hinweis:

Der vorstehende Schritt sudo m-a a-i tp-smapi ist nach jedem Update des Kernels auf eine höhere Version zu wiederholen.

Nacharbeiten für Ubuntu 8.04

Der in Ubuntu 8.04 Hardy Heron verwendete Kernel verfügt zwar von Haus aus bereits über den Treiber hdaps.ko, der die Daten des Sensors auslesen kann. Um jedoch das Schutzsystem zu aktivieren, sind Anpassungen an anderen Stellen der Kernels notwendig, für die man einen gepatchten Kernel bauen muss.

Kernel patchen und kompilieren

Zunächst werden wie in Kernel/Kompilierung (Abschnitt „Kernel-Quell-Code-herunterladen“) beschrieben die Kernelquellen heruntergeladen und entpackt. Danach ist von hier 🇬🇧 die zu den Kernelquellen passende Version des Patches herunterzuladen.

Nun kann der Patch im Verzeichnis, in das die Kernel-Quellen entpackt worden sind, mit folgendem Befehl eingespielt werden:

patch -p1 -l < /WEG/ZUM/PATCH/hdaps_protect-<VERSION>.patch 

Dabei dürfen nur "succeeded"-Meldungen erscheinen, andernfalls ist eine falsche Patch-Version benutzt worden.

Danach ist der Kernel zu konfigurieren und zu kompilieren [2]. Wer am bestehenden Ubuntu-Kernel nichts weiter verändern will als den HDAPS-Patch, übernimmt am einfachsten die alte config-Datei aus /boot/config-<VERSION>.

Kernel installieren

Von den .deb-Paketen, die sich nach der Kompilierung im Quellenverzeichnis befinden, müssen die beiden folgenden installiert werden [3]:

  • linux-image-<NEUEVERSION>

  • linux-headers-<NEUEVERSION>

Der gepatchte Kernel ist nun installiert und kann durch einen Neustart aktiviert werden.

Achtung!

Es ist dringend darauf zu achten, dass neben dem neu erstellten noch mindestens ein alternativer, funktionierender Kernel zum Booten zur Verfügung steht!

Modulaufruf konfigurieren

Mit einem Editor mit Root-Rechten[4] wird die Konfigurationsdatei /etc/modprobe.d/hdaps.conf mit folgendem Inhalt erstellt:

install hdaps /sbin/modprobe hdaps_ec

Konfiguration

Die Konfiguration des Überwachungsdämons wird in der Datei /etc/default/hdapsd vorgenommen, die mit Root-Rechten editiert werden muss [4].

START=yes         # falls hdaps beim Systemstart mitgestartet werden soll
DISK=sda          # oder sdb, hda, hdb; je nach Festplatte bzw. Kernel; entspricht Option -d 
SENSITIVITY=15    # höhere Werte bedeuten geringere Empfindlichkeit und umgekehrt; entspricht Option -s 
FORCEENABLE="no"  # hdaps für die Platte erzwingen mit "yes"; entspricht Option -f
OPTIONS=""        # weitere Optionen

Für Ubuntu 8.04 ist die Vorbelegung DISK=hda in DISK=sda zu ändern.

Der Punkt SENSITIVITY stellt die Empfindlichkeit ein (höhere Werte bedeuten eine geringere Empfindlichkeit). Die Option -a kann hinzugefügt werden, um bei Benutzung der internen Tastatur die Empfindlichkeit automatisch zu senken. Bei einigen Festplatten wird die HDAPS-Fähigkeit fälschlicherweise nicht erkannt; dann probehalber FORCEENABLE="yes" setzen.

Nach einer Anpassung der Konfiguration ist stets der Dämon mit

sudo /etc/init.d/hdapsd restart 

neu zu starten.

Funktionstest

Für den Test ist zunächst der bei der Installation automatisch im Hintergrund gestartete Dämon anzuhalten [5]

sudo /etc/init.d/hdapsd stop 

und im Vordergrund wieder zu starten mit

sudo hdapsd -d sda -s 15 

Beim Funktionstest wird /etc/default/hdapsd nicht gelesen, da der Dämon direkt gestartet wird. Deshalb ist die Empfindlichkeit (und ggf. andere Optionen) wie gezeigt in der Kommandozeile anzugeben.

Nun den Laptop sanft "schütteln"; es sollten Ausgaben ähnlich dieser erscheinen:

Sun Oct 25 22:17:34 2009: Starting hdapsd
Sun Oct 25 22:17:34 2009: WARNING: You did not supply any devices to protect, trying autodetection.
Sun Oct 25 22:17:34 2009: Adding autodetected device: sda
Sun Oct 25 22:17:34 2009: Selected interface: HDAPS
Sun Oct 25 22:17:35 2009: Selected HDAPS input device: /dev/input/event21
Sun Oct 25 22:17:36 2009: parking
Sun Oct 25 22:17:37 2009: un-parking
Sun Oct 25 22:17:40 2009: parking
Sun Oct 25 22:17:41 2009: un-parking

Nach dem Test den Dämon mit Strg + C beenden und wieder im Hintergrund starten mit

sudo /etc/init.d/hdapsd start 

Problembehebung

Fehlermeldung "Error! Not parked ..."

Erscheint beim Funktionstest die Meldung

Error! Not parked when we thought we were... (paged out and timer expired?)

so gibt es zwei mögliche Ursachen:

  1. Es laufen mehrere Instanzen des Dämons, die sich gegenseitig in die Quere kommen

  2. Die Festplatte ist nicht HDAPS-fähig (gilt insbesondere, wenn schon FORCEENABLE="yes" gesetzt ist)

Den ersten Fall kann man überprüfen mit

ps -ef | grep hdapsd | grep -v grep 

Wenn keine Ausgabe erfolgt, ist kein Dämon gestartet. Andernfalls stoppt man alle Instanzen mit

sudo killall hdapsd 

und prüft erneut wie oben gezeigt.

Schlägt danach der Funktionstest erneut mit derselben Meldung fehl, so trifft die zweite Möglichkeit zu. In diesem Fall könnte ein Firmware-Update der Festplatte Abhilfe schaffen. Auf dieser Seite 🇬🇧 sind bekannte, nicht funktionierende Festplatten bzw. Firmware-Versionen mit "not parked" gekennzeichnet.

Fehlermeldung "WARNING: Could not find hdaps input device ..."

Die Ausgaben

WARNING: Could not find hdaps input device (No such file or directory). You may be using an incompatible version of the hdaps module. Falling back to reading the position from sysfs (uses more power).
Use '-y' to silence this warning.
Could not open /sys/devices/platform/hdaps/sampling_rate: No such file or directory.
Do you have the hdaps module loaded?

weisen darauf hin, daß das Kompilieren bzw. Installieren des Kernelmoduls fehlgeschlagen ist. Dadurch wird das Modul hdaps aus dem Standard-Kernel verwendet. Dies kann man zusätzlich mit dem folgendem Befehl prüfen

modinfo hdaps 

Das falsche Modul aus dem Standard-Kernel liefert

filename:       /lib/modules/KERNEL-VERSION/drivers/hwmon/hdaps.ko ...

Das richtige Modul aus tp-smapi-source liefert

filename:       /lib/modules/KERNEL-VERSION/updates/hdaps.ko ...

Fehlermeldung "Could not find a suitable interface"

Die Ausgabe

Could not find a suitable interface

weist darauf hin, dass das Modul "hdaps" nicht geladen werden konnte. Eine mögliche Ursache ist, dass irrtümlich der nur für Ubuntu 8.04 gedachte Abschnitt Modulaufruf konfigurieren für eine neuere Ubuntu-Version ausgeführt wurde. Zur Behebung ist die Datei /etc/modprobe.d/hdaps.conf wieder zu entfernen. Weitere Informationen zur Ursache liefert der Befehl

sudo modprobe -v hdaps 

Sollte dort die Ausgabe

WARNING: Error inserting thinkpad_ec (/lib/modules/.../thinkpad_ec.ko): No such device or address

erscheinen, so kommen zwei Möglichkeiten in Betracht:

  • Es handelt sich um ein inkompatibles ThinkPad (betroffene Modelle werden in der Einleitung dieses Artikels genannt)

  • Die Hardware wurde nicht richtig erkannt

Im zweiten Fall hilft ein Kaltstart, d.h. Herunterfahren/Ausschalten und wieder Einschalten des Notebooks. Wird auch nach einem Kaltstart die Hardware nicht korrekt erkannt, sollte man ein BIOS-Update und danach ein Zurücksetzen der BIOS-Einstellungen auf Default versuchen.

Fehlermeldung "Could not read from /sys/block/sda/device/unload_heads ..."

Ursache der Meldungen

Could not read from /sys/block/sda/device/unload_heads: Operation not supported
Could not detect any devices.

ist, dass die Festplatte nicht HDAPS-fähig ist bzw. die Fähigkeit nicht erkannt wird. Letzteres ist bei älteren IDE-Festplatten nach dem ATA-Standard < 7 der Fall. Solche Festplatten erkennt man an der Ausgabe des Befehls

sudo hdparm -I /dev/sda 
Standards:
	Used: ATA/ATAPI-6 T13 1410D revision 3a 
	Supported: 6 5 4 

Zur Behebung kann man versuchsweise hdapsd mit der Option -f (und Angabe des Geräts) aufrufen:

sudo hdapsd -d sda -s 15 -f 

War der Test mit -f erfolgreich, kann man die Einstellung in /etc/default/hdaps übernehmen:

FORCEENABLE="yes"

Hinweis:

Um in diesem Fall sicherzustellen, daß die Köpfe tatsächlich geparkt werden, sollte man auf das beim Parken entstehende leise Klickgeräusch achten!

Erscheint hingegen mit -f die Fehlermeldung "Error! Not parked ...", so ist höchstwahrscheinlich die Festplatte nicht HDAPS-fähig. Weitere Hinweise dazu im betreffenden Abschnitt.

Optionale Anwendungen

Um den aktuellen Zustand der Festplatte dauernd im Blick zu haben, existieren einige Panel-Applets und Visualisierungsprogramme, welche die Daten des Sensors und das Verhalten des HDAPS-Dämons überwachen und darstellen. Inzwischen sind aber auch eine Reihe eher spielerischer Anwendungen entstanden, welche auf die Ablesungen insbesondere des Sensors zurückgreifen, um durch Klopfzeichen oder Schwenken des Laptops Prozesse auszulösen und Programme zu steuern. Einige Beispiele hierzu sind am Ende dieses Artikels zusammengetragen.

Panel-Anzeige des Festplattenschutzes

Für den Avant Window Navigator gibt es das ThinkHDAPS Applet.

Unter Gnome

Gnome-Benutzern stehen das gnome-hdaps-applet und das HDAPSicon 🇬🇧 zur Verfügung.

Das gnome-hdaps-applet muss aus dem Quellcode kompiliert werden, dazu wird folgendes Paket benötigt [1]:

  • libpanel-applet2-dev

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install libpanel-applet2-dev 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://libpanel-applet2-dev

Der Quellcode des Applet kann hier heruntergeladen werden, nach dem Entpacken [6] ist es mit folgendem Befehl zu kompilieren [7]:

gcc $(pkg-config --cflags --libs libpanelapplet-2.0) -o gnome-hdaps-applet gnome-hdaps-applet.c 

Das Programm ist nun nach /usr/bin/ zu kopieren; zudem ist in /usr/share/pixmaps/ ein Unterordner gnome-hdaps-applet zu erstellen, in welchen die png-Dateien aus dem Archiv zu kopieren sind:

sudo cp gnome-hdaps-applet /usr/bin/                             # Programm nach /usr/bin/ kopieren
sudo mkdir /usr/share/pixmaps/gnome-hdaps-applet/                # Unterordner gnome-hdaps-applet erstellen
sudo cp *.png /usr/share/pixmaps/gnome-hdaps-applet/             # png-Dateien kopieren
sudo cp GNOME_HDAPS_StatusApplet.server /usr/lib/bonobo/servers/ # kopiert GNOME_HDAPS.. nach /usr/lib/bonobo/servers/ 

Nach erfolgter Installation kann das Applet auf dem üblichen Weg [8] zum Panel hinzugefügt werden.

Unter KDE

Auch für KDE-Benutzer steht mit khdapsmonitor 🇬🇧 ein Panel-Applet zur Verfügung. Zum Kompilieren werden folgende Pakete benötigt:

  • kdelibs4-dev

  • libqt4-dev

  • automake

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install kdelibs4-dev libqt4-dev automake 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://kdelibs4-dev,libqt4-dev,automake

Nach dem Herunterladen und Entpacken des Quellcode-Archivs ist es mit dem Linux-üblichen Dreischritt zu kompilieren und zu installieren:

./configure --without-arts
make
sudo make install 

Hinweis:

Ab Ubuntu 8.10 bzw. Kernel 2.6.27 ist es erforderlich, zuvor den Quellcode mit diesem Patch zu versehen.

Nach erfolgter Installation kann unter "Menü → Rechner → Systemeinstellungen → Erweitert → Autostart" das Programm "System → KHDAPSMonitor" zum Autostart hinzugefügt werden [9].

Für Ubuntu Lucid Lynx 10.04 gibt es noch folgende Variante mittels Paketinstallation:

Im KpackageKit bei "Einstellungen → Softwarequellen bearbeiten (Passwort Eingabe hier notwendig)→ andere Software" mit "+hinzufügen" der notwendigen PPA vom Link PPA und anschließendem Aktualisieren der Paketverwaltung kann man das notwendige Paket installieren. Dazu bei Softwareverwaltung einfach in die Suchleiste "Monitor" eingeben und das richtige Paket gemäß Beschreibung auswählen.

Bezüglich fremden Paketquellen sind diese Artikel wichtig:

Nach erfolgreicher Installation ist nur noch das Icon in den Systemabschnitt der Kontrollleiste zu bringen.

Dazu muss man im Programm Systemeinstellungen → Erweitert → Autostart ein neues Programm hinzufügen. Dazu klickt man auf den Knopf "Programm hinzufügen..." um ein Programm hinzuzufügen. In diesen Fall gibt man dann einfach "khdapsmonitor" ein, bestätigt und wählt dann das richtige Icon aus. Nach einer Neuanmeldung ist das Icon im Systemabschnitt der Kontrollleiste zu finden.

Unter Xfce

Seit Ubuntu 9.10 gibt es auch für Xfce ein Plugin zum Visualisieren des HDAPS-Status. Dazu installiert man das Paket

  • xfce4-hdaps

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install xfce4-hdaps 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://xfce4-hdaps

und fügt danach das Applet dem Panel hinzu [10].

Visualisierungen der Raumlage

hdaps-gl.png Es bestehen verschiedene kleine Anwendungen, die die aktuelle Raumlage des Laptops anzeigen können. Empfohlen sei hier hdaps-gl 🇬🇧.

Für Ubuntu 8.04 ist das Programm über die offiziellen Ubuntu-Quellen erhältlich. Folgendes Paket muss dazu installiert werden:

  • hdaps-utils

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install hdaps-utils 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://hdaps-utils

Ab Ubuntu 9.10 ist das Paket nicht mehr über die offiziellen Ubuntu-Quellen erhältlich. Man kann es jedoch hier direkt aus den Quellen von Ubuntu 9.04 herunterladen und installieren [3].

Die Echtzeit-Visualisierung kann danach mit folgendem Befehl aufgerufen werden [5]:

hdaps-gl 

Beim Neigen des Notebooks bleibt die Raumlage des von hdaps-gl angezeigten Notebooks stabil. Neigt es sich in die falsche Richtung, so ist die Orientierung der Raumachsen zu korrigieren.

Ähnliche Funktionen bieten das hdapsgl-applet 🇬🇧 und wmhdaps 🇬🇧.

Mit hdaps-utils wird auch ein Programm namens hdaps-pivot installiert, das Lageveränderungen numerisch an die Konsole ausgibt. Es wird mit folgendem Befehl gestartet:

hdaps-pivot 

Dieselben Funktionen bieten als Panel-Applet auch gnome-tilt 🇬🇧 und die GKrellM-Erweiterung gkhdaps 🇬🇧 .

Eine spielerische Visualisierung der Laptop-Raumlage bietet Gyroscope 🇬🇧, das die Bildschirmausgabe auch bei schief stehendem Laptop horizontal belässt.

Orientierung der Raumachsen korrigieren

Hinweis:

Die hier beschriebene Konfiguration ist für eine korrekte Funktion nur des Festplattenschutzes nicht notwendig!

Das Kernelmodul hdaps enthält eine Tabelle mit den richtigen Voreinstellungen für die Orientierung der Raumachsen vieler ThinkPad-Modelle. Für eine Änderung dieser Voreinstellungen (auch im Fall unbekannter Modelle) ist entweder beim Laden des Kernelmoduls hdaps der Modul-Parameter invert oder zur Laufzeit das Sysfs-Attribut /sys/devices/platform/hdaps/invert einzustellen.

Parameter invert
Wert R P
0 X Y
1 -X -Y
2 -X Y
3 X -Y
4 Y X
5 -Y -X
6 -Y X
7 Y -X

Der Parameter invert kann die Werte 0 bis 7 annehmen. In der nebenstehenden Tabelle geben X und Y die Ausgänge des Sensors, R ein seitliches Neigen des Notebooks und P ein Neigen nach vorne oder hinten an.

Am einfachsten ermittelt man die richtige Einstellung durch Ausprobieren:

sudo sh -c "echo W > /sys/devices/platform/hdaps/invert"
hdaps-gl 

Wobei W durch den gewünschten Wert zu ersetzen ist. Nach jeder Änderung des Parameters muß hdaps-gl neu gestartet werden.

Soll die so ermittelte Einstellung dauerhaft eingerichtet werden, ist mit einem Editor mit Root-Rechten[4] die Konfigurationsdatei /etc/modprobe.d/hdaps.conf mit folgendem Inhalt zu erstellen:

options hdaps invert=W

Für Ubuntu 8.04 ergänzt man die oben erstellte Datei mit folgender Zeile:

options hdaps_ec invert=W

Allgemeine Informationen

Weitere HDAPS-basierte Anwendungen

Kommandos auslösen über den HDAPS-Sensor

Programme und Programmsteuerungen


Diese Revision wurde am 5. Januar 2011 02:34 von Valsi erstellt.
Die folgenden Schlagworte wurden dem Artikel zugewiesen: Hardware, System, Notebook, Festplatte