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Eric.Cano@cern.ch
Je vais d'abord décrire quelques-uns des principes généraux utilisés pour la mise en place d'un système de fichier en loopback comme racine.
Sous Linux, un périphérique loopback est un périphérique virtuel, qui peut être utilisé comme tout autre périphérique.
Des exemples de périphériques normaux sont les partitions de
disques durs comme /dev/hda1
, /dev/hda2
,
/dev/sda1
, ou des disques entiers comme les disquettes
/dev/fd0
, etc... Ce sont tous des périphériques qui
peuvent contenir une structure de fichiers et de répertoires. Ils
peuvent être formatés avec le système de fichier voulu (ext2fs,
msdos, ntfs, etc...) puis montés.
Le périphérique loopback associe un fichier à un périphérique complet. Ce fichier peut appartenir à un autre système de fichiers.
Il peut alors être monté comme tout autre périphérique cité plus
haut. Pour cela le périphérique appelé /dev/loop0
ou
/dev/loop1
ou etc... est associé au fichier, puis ce
nouveau périphérique virtuel est monté.
Sous Linux, il est aussi possible d'avoir un autre type de périphérique virtuel monté en tant que système de fichiers, c'est le disque virtuel (ramdisk).
Dans ce cas, le périphérique ne se réfère pas à un élément du matériel, mais à une portion de la mémoire qui est mise de côté dans ce but. La mémoire allouée ainsi n'est jamais swapée sur le disque, mais reste dans le cache disque.
Un disque virtuel peut être créé à tout moment en écrivant dans
le périphérique correspondant /dev/ram0
ou
/dev/ram1
, etc... Il peut alors être formaté et monté
de la même façon que le périphérique loopback.
Quand un disque virtuel est utilisé pour l'amorçage (comme c'est souvent le cas avec les disquettes d'installation de Linux et les disquettes d'urgence), l'image du disque (le contenu complet du disque sous forme d'un seul fichier) peut être stocké sur la disquette de démarrage sous une forme compressée. L'image est automatiquement détectée par le noyau quand celui-ci démarre et décompressée dans le disque virtuel avant d'être montée.
Le disque virtuel initial est, sous Linux, un autre mécanisme important dont nous aurons besoin pour utiliser le périphérique loopback comme système de fichier racine.
Quand le disque virtuel initial est utilisé, l'image du système
de fichiers est copiée dans la mémoire et montée pour que les
fichiers soient accessibles. Un programme sur ce disque virtuel
(appelé linuxrc
) est lancé. Une fois terminé un
nouveau périphérique est monté comme système de fichiers racine. Le
disque virtuel précédent existe toujours, il est monté sur le
répertoire /initrd
si celui-ci est présent, ou
accessible à travers le périphérique /dev/initrd
.
C'est un comportement peu habituel, puisque la séquence de démarrage normale se lance depuis la partition racine choisie et continue à tourner ainsi. Avec l'option de disque virtuel initial, la partition racine a la possibilité de changer avant que ne commence la séquence de démarrage principale.
Le système de fichiers racine est le périphérique qui est monté
en premier, et qui apparaît donc dans le répertoire appelé
/
après le démarrage.
Il y a un certain nombre de complications a propos du système de
fichiers racine, qui sont dues au fait qu'il contient tous les
fichiers. Au boot, les scripts rc
sont lancés ; ce
sont soit les fichiers dans /etc/rc.d
ou
/etc/rc?.d
, suivant la version du programme
/etc/init
.
Quand le système a démarré, il n'est plus possible de démonter la partition racine ou d'en changer car tout les programmes l'utiliseront plus ou moins. C'est pourquoi le disque virtuel initial est si utile, puisqu'il peut être utilisé de façon telle que la partition racine finale n'est pas la même que celle qui est chargée au moment de l'amorçage.
Pour montrer comment le disque virtuel initial opère pendant la séquence de démarrage, l'ordre des événements est présenté ci dessous.
LILO
ou LOADLIN
. Vous pouvez voir le
message Loading...
pendant que ceci arrive.LILO
ou LOADLIN
.
Vous pouvez voir le message Loading...
à nouveau quand
ceci arrive./linuxrc
est lancé sur le disque
virtuel initial./etc/init
est lancé, et va exécuter
la séquence de démarrage paramétrable par l'utilisateur.Ceci est juste une version simplifiée de ce qui arrive, mais c'est suffisant pour expliquer comment le noyau démarre et où le disque virtuel est utilisé.
Maintenant que les principes généraux ont été présentés, la méthode pour créer le périphérique loopback peut être expliquée.
La création du périphérique loopback va nécessiter un certain nombre de choses.
Le point le plus important est l'accès à un système Linux déjà installé. Ce point est nécessaire car le périphérique loop ne peut être créé que sous Linux. Cela signifie qu'il ne sera pas possible d'installer un système à partir de rien. Le système Linux que vous utilisez devra être capable de compiler un noyau.
Une fois le périphérique loopback créé, il représentera un gros fichier. J'ai utilisé un fichier de 80 Mo, mais si c'était suffisant pour un terminal X, ça ne sera sans doute pas suffisant pour une utilisation plus importante. Ce fichier doit être copié sur la partition DOS, donc un réseau ou beaucoup de disquettes seront mis a contribution.
Vous aurez besoin des logiciels suivants :
LOADLIN
version 1.6 ou supérieuremount
qui supporte les
périphériques loopbackTout ceci devrait être disponible en standard sur des installations récentes de Linux.
J'ai créé le périphérique loopback avec le noyau Linux version 2.0.31, d'autres versions devraient faire l'affaire, mais elles devront avoir au moins les options listées ci-dessous configurées.
Les options du noyau que vous devrez sélectionner sont les suivantes :
CONFIG_BLK_DEV_RAM
).CONFIG_BLK_DEV_INITRD
).CONFIG_BLK_DEV_LOOP
).CONFIG_FAT_FS
).CONFIG_MSDOS_FS
).Les deux premières sont le disque virtuel lui-même et le disque virtuel initial. La suivante est le support pour les périphériques loopback. Les deux dernières sont le support pour les systèmes de fichiers msdos, qui est requis pour monter des partitions DOS.
La compilation d'un noyau sans modules est la plus simple, mais si vous voulez utiliser les modules ça devrait être possible, bien que je ne l'aie pas essayé. Si vous utilisez des modules, vous devez configurer les options précédentes dans le noyau, et non comme des modules.
Le code source du noyau lui-même devra être modifié d'une façon très simple. La version 2.0.34 du noyau telle que fournie ne permet pas au périphérique loopback d'être utilisé comme racine. Une très petite modification du noyau peut rendre ceci possible.
Le fichier /init/main.c
a juste besoin qu'on lui
ajoute une seule ligne comme montré dans la version modifiée
ci-dessous. La ligne qui dit "loop", 0x0700
est celle
qui a été ajoutée.
static void parse_root_dev(char * line) { int base = 0; static struct dev_name_struct { const char *name; const int num; } devices[] = { { "nfs", 0x00ff }, { "loop", 0x0700 }, { "hda", 0x0300 }, ... { "sonycd", 0x1800 }, { NULL, 0 } }; ... }
Une fois le noyau configuré, il devra être compilé pour produire
une fichier zImage
(make zImage
). Ce
fichier devrait être arch/i386/boot/zImage
une fois
compilé.
Le disque virtuel initial est simplement crée comme un
périphérique loopback au départ. Vous devrez faire ceci en tant que
root. Les commandes que vous devez exécuter sont listées ci
dessous, elles supposent être lancées depuis le répertoire
principal de root (/root
).
mkdir /root/initrd dd if=/dev/zero of=initrd.img bs=1k count=1024 mke2fs -i 1024 -b 1024 -m 5 -F -v initrd.img mount initrd.img /root/initrd -t ext2 -o loop cd initrd [créez les fichiers] cd .. umount /root/initrd gzip -c -9 initrd.img > initrdgz.img
Il y a un certain nombre d'étapes, mais on peut les décrire comme ceci.
Contenu du disque virtuel initial
Les fichiers dont vous avez besoin sur le disque virtuel représentent le minimum nécessaire pour pouvoir d'exécuter une commande.
/linuxrc
Le fichier qui est lancé pour monter le
système de fichiers msdos (voir plus bas)./lib/*
L'éditeur de liens dynamiques et les
librairies dont les programmes ont besoin./etc/*
Le cache utilisé par l'éditeur de liens
dynamiques (pas strictement requis, mais ça l'empêche de se
plaindre)./bin/*
Un interpréteur de commandes
(ash
car il est plus petit que bash
). Les
programmes mount
et losetup
pour
manipuler le disque DOS et configurer les périphériques
loopback./dev/*
Les périphériques qui seront utilisés. Vous
avez besoin de /dev/zero
pour
ld-linux.so
, /dev/hda*
pour monter le
disque msdos et /dev/loop*
pour les périphériques
loopback./mnt
Un répertoire vide pour y monter le disque
msdos.Le contenu du disque virtuel initial que j'ai utilisé est énuméré ci-dessous. Ces fichiers représentent environ 800ko, une fois pris en compte l'espace perdu par les structures du système de fichiers.
total 18 drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jun 2 13:57 bin drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jun 2 13:47 dev drwxr-xr-x 2 root root 1024 May 20 07:43 etc drwxr-xr-x 2 root root 1024 May 27 07:57 lib -rwxr-xr-x 1 root root 964 Jun 3 08:47 linuxrc drwxr-xr-x 2 root root 12288 May 27 08:08 lost+found drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jun 2 14:16 mnt ./bin: total 168 -rwxr-xr-x 1 root root 60880 May 27 07:56 ash -rwxr-xr-x 1 root root 5484 May 27 07:56 losetup -rwsr-xr-x 1 root root 28216 May 27 07:56 mount lrwxrwxrwx 1 root root 3 May 27 08:08 sh -> ash ./dev: total 0 brw-r--r-- 1 root root 3, 0 May 20 07:43 hda brw-r--r-- 1 root root 3, 1 May 20 07:43 hda1 brw-r--r-- 1 root root 3, 2 Jun 2 13:46 hda2 brw-r--r-- 1 root root 3, 3 Jun 2 13:46 hda3 brw-r--r-- 1 root root 7, 0 May 20 07:43 loop0 brw-r--r-- 1 root root 7, 1 Jun 2 13:47 loop1 crw-r--r-- 1 root root 1, 3 May 20 07:42 null crw-r--r-- 1 root root 5, 0 May 20 07:43 tty crw-r--r-- 1 root root 4, 1 May 20 07:43 tty1 crw-r--r-- 1 root root 1, 5 May 20 07:42 zero ./etc: total 3 -rw-r--r-- 1 root root 2539 May 20 07:43 ld.so.cache ./lib: total 649 lrwxrwxrwx 1 root root 18 May 27 08:08 ld-linux.so.1 -> ld-linux.so.1.7.14 -rwxr-xr-x 1 root root 21367 May 20 07:44 ld-linux.so.1.7.14 lrwxrwxrwx 1 root root 14 May 27 08:08 libc.so.5 -> libc.so.5.3.12 -rwxr-xr-x 1 root root 583795 May 20 07:44 libc.so.5.3.12 ./lost+found: total 0 ./mnt: total 0
La seule étape complexe est la création des périphériques dans
dev
. Utilisez le programme mknod
pour les
créer, et servez vous des périphériques dans /dev
comme modèles pour les paramètres requis.
Le fichier /linuxrc
Le fichier /linuxrc
sur le disque virtuel initial
est nécessaire pour mettre en place le périphérique loopback, avant
de l'utiliser comme racine.
L'exemple suivant essaye de monter /dev/hda1
comme
une partition msdos et en cas de réussite assigne les fichiers
/linux/linuxdsk.img
et
/linux/linuxswp.img
respectivement aux périphériques
/dev/loop0
et /dev/loop1
.
#!/bin/sh echo INITRD: Essaye de monter /dev/hda1 comme partition msdos if /bin/mount -n -t msdos /dev/hda1 /mnt; then echo INITRD: Montage réussi /bin/losetup /dev/loop0 /mnt/linux/linuxdsk.img /bin/losetup /dev/loop1 /mnt/linux/linuxswp.img exit 0 else echo INITRD: Echec du montage exit 1 fi
Le premier périphérique, /dev/loop0
deviendra la
racine et le second, /dev/loop1
deviendra la mémoire
virtuelle.
Si vous voulez pouvoir écrire sur la partition racine en tant
qu'utilisateur normal quand vous aurez fini, alors vous devriez
plutôt utiliser mount -n -t msdos /dev/hda1 /mnt -o
uid=0,gid=0,umask=000
. Ceci associera tous les accès à la
partition DOS à l'utilisateur root et placera les permissions en
conséquences.
Le périphérique racine que vous utiliserez est le fichier
linuxdsk.img
. Vous devrez le créer de la même façon
que le disque virtuel initial, en plus grand. Vous pouvez y mettre
l'installation de Linux de votre choix.
La méthode la plus simple est de copier une installation Linux existante sur ce disque. une alternative est d'y installer une distribution de Linux.
En supposant que ceci est fait, vous avez encore des modifications mineures à apporter.
Le fichier /etc/fstab
doit référencer les
partitions racine et swap en utilisant les deux périphériques
loopback qui sont mis en place par le disque virtuel initial.
/dev/loop0 / ext2 defaults 1 1 /dev/loop1 swap swap defaults 1 1
Ceci permettra de s'assurer que quand le périphérique racine sera utilisé, le noyau ne sera pas induit en erreur sur son emplacement. L'espace de swap pourra ainsi être ajouté de la même façon qu'une partition de swap normale. Vous devez aussi retirer toute autre référence vers un disque racine ou swap.
Si vous voulez être capable d'accéder à la partition DOS après le démarrage de Linux, vous devrez faire quelques petites modifications.
Créez un répertoire appelé /initrd
, qui sera le
point de montage du disque virtuel initial une fois que le système
de fichier racine sera monté en loopback.
Créez un lien symbolique appelé /DOS
qui pointe sur
/initrd/mnt
où la partition DOS sera montée.
Ajoutez un ligne dans le fichier rc qui monte les disques. Il
devra lancer la commande mount -f -t msdos /dev/hda1
/initrd/mnt
; ceci créera un montage "fictif" de la
partition DOS pour que tous les autres programmes (comme
df
) sachent que la partition DOS est montée et où la
trouver. Si vous avez utilisé des options différentes dans
/linuxrc
, vous devrez évidemment utiliser les mêmes
ici.
Il n'y a plus de raison d'avoir le noyau Linux sur le périphérique racine puisqu'il a été chargé plus tôt. Toutefois, si vous utilisez les modules, vous devrez les inclure normalement sur ce périphérique.
Le périphérique que vous utiliserez sera le fichier
linuxswap.img
. Le périphérique de mémoire virtuelle
(swap) est très simple à fabriquer. Créez un fichier vide
de la même façon que pour le disque virtuel initial, puis exécutez
mkswap linuxswap.img
pour l'initialiser.
La taille de la mémoire virtuelle dépendra de ce que vous comptez faire avec le système installé, mais je recommanderais entre 8 Mo et la quantité de RAM que vous avez.
Les fichiers qui seront utilisés devront être déplacés sur la partition DOS.
Les fichiers qui devront être dans le répertoire DOS appelé
C:\LINUX
sont les suivants :
LINUXDSK.IMG
L'image de la partition qui deviendra
le périphérique racine.LINUXSWP.IMG
L'espace de mémoire virtuelle.La disquette de démarrage qui est utilisée est juste une disquette amorçable au format DOS.
On la crée en utilisant format a: /s
sous DOS.
Sur ce disque vous devrez créer un fichier
AUTOEXEC.BAT
(comme ci-dessous) et copier le noyau, le
disque virtuel initial sous forme compressée et l'exécutable
LOADLIN
.
AUTOEXEC.BAT
Le fichier de commandes exécuté
automatiquement par le DOS.LOADLIN.EXE
L'exécutable du programme
LOADLIN
.ZIMAGE
Le noyau Linux.INITRDGZ.IMG
L'image compressée du disque virtuel
initial.Le fichier AUTOEXEC.BAT
devrait contenir une seule
ligne comme ci-dessous.
\loadlin \zImage initrd=\initrdgz.img root=/dev/loop0 ro
Ceci spécifie l'image du noyau à utiliser, l'image du disque virtuel initial, et le périphérique racine après que le disque virtuel ait fait son office, avec la partition racine montée en lecture seule.
Pour démarrer depuis le nouveau périphérique racine, il suffit de faire démarrer le PC sur la disquette préparée plus haut.
Vous verrez les événement suivants se succéder :
/linuxrc
sur le disque virtuel initial
est exécutéUne fois ceci accompli, vous pouvez retirer la disquette et utiliser le système Linux.
Il y a un certain nombre d'étapes de ce processus qui peuvent échouer. Je vais essayer d'expliquer lesquelles, et ce qu'il faut vérifier.
Le démarrage du DOS est facile à reconnaître grâce au message
qu'il affiche à l'écran : Démarrage de MS-DOS...
. Si
ceci n'est pas visible, soit la disquette n'est pas amorçable, soit
le PC ne démarre pas sur le lecteur de disquettes.
Quand le fichier AUTOEXEC.BAT
est exécuté, les
commandes qu'il contient devraient être affichées sur l'écran par
défaut. Dans le cas présent, il n'y a d'une seule ligne dans le
fichier, qui lance LOADLIN
.
Quand LOADLIN
se lancera, il exécutera deux actions
facile à distinguer : premièrement il chargera le noyau en mémoire,
ensuite il copiera le disque virtuel en mémoire. Chacune de ces
actions est indiquée par un message Loading...
.
Le noyau commence par se décompresser, ceci peut engendrer des erreur crc si l'image du noyau est corrompue. Ensuite, il lancera la séquence d'initialisation qui est très prolixe en messages de diagnostic. Le chargement du périphérique disque virtuel sera aussi visible durant cette phase.
Quand le fichier /linuxrc
est lancé, il n'y a pas
de message de diagnostic, mais vous pouvez les ajouter pour vous
aider à debugger. Si cette étape échoue dans le montage du
périphérique loopback en tant que périphérique racine, vous verrez
un message avertissant qu'il n'y a pas de périphérique racine, et
le noyau interrompra son exécution.
La séquence de démarrage normale du nouveau système de fichiers
racine va maintenant continuer, et cette partie est à nouveau
généreuse en messages. Il pourrait y avoir des problèmes dûs au
fait que le système de fichiers racine est monté en
lecture-écriture, mais l'option de ligne de commande
'ro
' pour LOADLIN
devrait arranger ça. Un
autre problème qui peut apparaître est la confusion de la séquence
de démarrage à propos de l'emplacement du système de fichiers
racine ; ceci sera probablement dû à un problème avec
/etc/fstab
.
Quand la séquence de démarrage est réalisée, le problème qui reste est que les programmes ne savent pas si la partition DOS est montée ou non. C'est pourquoi c'est une bonne idée d'utiliser une fausse commande mount décrite plus tôt. Ceci rend la vie nettement plus simple si vous voulez accéder au fichiers sur le périphérique DOS.
Les document que j'ai utilisés pour créer mon premier périphérique racine en loopback sont :
init/main.c
Documentation/initrd.txt
et
Documentation/ramdisk.txt
.LILO
.LOADLIN
.Une fois que le principe de démarrer sur un système de fichiers dans une partition DOS est acquis, il y a de nombreuses autres choses que l'on peut faire.
S'il est possible de charger Linux depuis un fichier sur un disque dur DOS en utilisant une disquette de démarrage, alors il est clair qu'on peut faire la même chose en utilisant le disque dur lui-même.
Un menu de choix de configuration au démarrage peut être utilisé
pour donner l'option de lancer LOADLIN
depuis
l'AUTOEXEC.BAT
. Ceci donnera une séquence de démarrage
plus rapide, mais c'est la seule différence.
Utiliser LOADLIN
n'est qu'une des options possibles
pour charger un noyau Linux. Il y a aussi LILO
qui
fait pratiquement la même chose, mais sans nécessiter DOS.
Dans ce cas, la disquette au format DOS peut être remplacée par une disquette au format ext2fs. A part cela, les détails restent très similaires, le noyau et le disque virtuel initial étant encore des fichiers sur cette disquette.
La raison pour laquelle j'ai choisi la méthode avec
LOADLIN
est que les arguments qui doivent être données
à LILO
sont légèrement plus complexes. Le contenu de
la disquette est aussi plus clair pour un observateur lambda,
puisqu'on peut la lire sous DOS.
J'ai essayé la méthode NTFS, et je n'ai pas eu de problème avec. Le support du système de fichier NTFS n'est pas une option standard du noyau, mais vous devez appliquer le patch de Martin von Löwis, qui est disponible sur sa page web. http://www.informatik.hu-berlin.de/~loewis/ntfs/. Ce logiciel est en version alpha et requiert un patch qui n'est pas totalement trivial à appliquer au noyau, mais pas trop difficile non plus.
Les seuls changements pour les options VFAT ou NTFS sont sur le
disque virtuel initial, le fichier /linuxrc
doit
monter un système de fichiers de type vfat ou ntfs plutôt que
msdos.
Je ne connais pas de raison pour laquelle ceci ne marcherait pas aussi sur une partition VFAT.
Le processus d'installation de Linux sur un PC avec une distribution standard requiert de démarrer sur une disquette et de repartitionner le disque dur. Cette étape pourrait être remplacée par une disquette de démarrage qui crée un périphérique loopback vide et un fichier de swap. Ceci permettrait à l'installation de procéder normalement, sur le périphérique loopback plutôt que sur une partition.
Ceci pourrait être une alternative à une installation
UMSDOS
, et serait plus efficace pour l'utilisation du
disque, puisque l'unité d'allocation minimale sur un système de
fichiers ext2 est de 1ko contre 32ko sur une partition DOS. On peut
aussi l'utiliser sur des disques VFAT et NTFS qui sinon posent un
problème.
Cette méthode peut aussi être utilisée pour démarrer un système Linux depuis un périphérique qui n'est pas normalement amorçable.
Evidemment, de nombreux autres périphériques pourraient être utilisés, les partitions racines en NFS sont déjà incluses dans le noyau comme une option, mais la méthode présentée ici pourrait être utilisée à la place.