Soporte al espacio temprano de usuario

Introducción

última actualización: 20/12/04

El espacio temprano de usuario, son un conjunto de librerías y programas que proporcionan varias piezas de funcionalidad, lo suficientemente importantes, como para estar disponibles durante el arranque del núcleo, pero que necesitan estar dentro del mismo.

Consiste en una infraestructura de distintos componentes:

• gen_init_cpio, es un programa que construye un fichero cpio-format, conteniendo una imagen de sistema de archivo ráiz. Éste fichero está comprimido y, la imagen comprimida está enlazada dentro de la imagen del núcleo.

• initramfs,código que desempaqueta la imagen cpio comprimida, en medio del proceso de arranque.

• klibc, una librería de C, para el espacio de usuario -actualmente empaquetado por separado, que es optimizado para mejorar su funcionamiento y minimizar su espacio.

El formato de archivo cpio` usado por initramfs el “newc” -también llamado”cpio -H newc”. Está documentado en el archivo buffer-format.txt f1 . Hay dos formas de añadir una imagen al *espacio de usuario*: especificando un *fichero* ``cpio` para ser usado como imagen, o dejar que el kernel contruya la imagen desde las especificaciones.

Método por fichero ``CPIO``.

Puede crearse un fichero cpio conteniendo la imagen del espacio de usuario temprano. El fichero cpio, debería ser especificado en CONFIG_INITRAMFS_SOURCE, y será usado directamente. Sólo puede ser especificado un archivo cpio en CONFIG_INITRAMFS_SOURCE y el nombre del archivo y del directorio, no está permitido combinarlos, con el fichero cpio.

Método por construción de imagen

El proceso de construcción del núcleo, puede también construir una imagen de espacio temprano de usuario desde las fuentes, en lugar de suministrar un fichero cpio. Éste método proporciona una forma de crear imágenes, con permisos de usuario root -o administrador, incluso cuando la imagen fué construida por un usuario no privilegiado.

La imagen es especificada como una, o más fuentes, en CONFIG_INITRAMFS_SOURCE. Las fuentes, pueden ser también, directorios o archivos. Los ficheros cpio no están permitidos, cuando se construye desde la fuente.

Un direcotorio de fuentes, tendrá su/sus contenidos empaquetados. El nombre de directorio especificado será mapeado en /. Cuando se empaqueta un directorio, podrán traducirse usuario e ID, de grupos no privilegiados. Podrá configurarse INITRAMFS_ROOT_UID a un ID de grupo que necesite ser mapeado como grupo root (0).

Un archivo de fuente, debe ser directivas, en formato requerido por la utilidad usr/gen_init_cpio. -ejecutar usr/gen_init_cpio --help para obtener el formato de archivo. Las directivas en el archivo, serán pasadas directamente a usr/gen_init_cpio.

Cuando son especificados una combinación de directorios y archivos, la imagen initramfs será agregada a todos ellos. De ésta forma, un usuario podrá crear un directorio root-image -imagen raíz, e instalar todos los archivos dentro. Debido a que archivos de dispositivos especiales, no pueden ser creados por usuarios no privilegiados, archivos especiales podrán ser listados en otro archivo root-file. Ambos; root-image y root-file, podrán ser listados en CONFIG_INITRAMFS_SOURCE y, una imagen completa del espacio temprano de usuario, podrá ser construida por usuarios no privilegiados.

Como nota técnica, cuando directorios y archvos son especificados, se pasará énteramente CONFIG_INITRAMFS_SOURCE a scripts/gen_initramfs_list.sh. Ésto significa que CONFIG_INITRAMFS_SOURCE podrá ser interpretado como cualquier argumento legal por gen_initramfs_list.sh. Si es especificado un directorio como argumento, entonces el contenido será escaneado, llevándose a cabo traducciones de uid/gid, las directivas del archivo usr/gen_init_cpio, será la salida -se interpreta fd1. Si es especificado un directorio como argumento a scripts/gen_initramfs_list.sh, entonces el contenido del archivo, será copiado a la salida. Todas las directivas desde el escaneado de directorios, al copiado del contenido de un archivo, son procesados por usr/gen_init_cpio.

Ver también scripts/gen_initramfs_list.sh -h

¿Dónde nos lleva esto?

La distribución de klibc, contiene algún software necesario para que el espacio de usuario temprano sea útil. La distribución de klibc es mantenida desde el kernel, de forma separada.

Es posible conseguir algunas capturas -poco frecuentes, de klibc, desde: https://www.kernel.org/pub/linux/libs/klibc/.

Para usuarios activos, es recomendable el uso del repositorio por medio de git, en http://git.kernel.org/?p=libs/klibc/klibc.git.

La distribución en solitario de klibc, proporciona actualmente tres componentes, además de la librería klibc:

• ipconfig, un programa que configura la interfase de red. Puede configurarla estáticamente, o utilizando DHCP, para obtener información dinámica -también llamado autoconfiguración IP.

• nfsmount, un programa que puede realizar el montaje del sistema de ficheros NFS.

• kinit, es el “pegamento”, utilizado por ipconfig y nfsmount, como reemplazo al anterior soporte a IP autoconfig. También montar el sistema de ficheros NFS y, continuar el arranque del sistema por medio del sistema de ficheros como raíz -usuario root.

kinit es construido y enlazado estáticamente, como un binario único, para ahorrar espacio. De forma alternativa, un grueso número de funcionalidades del kernel, habrán sido movidas, afortunadamente, al espacio de usuario temprano.

• Prácticamente todos los init/do_mounts* (el principio de todo esto, está ya en su lugar).

• ACPI, tabla del analizador de sentencias(parsing).

• Insertados subsistemas ligeros, que no necesitan realmente, estar en el kernel.

Si kinit`, no coincide con sus necesidades y, se dispone de espacio en el disco duro, la distribución de klibc, incluye una cónsola compatible con Bournef2 ``ash`, y un buen número de utilidades; por lo que es posible reemplazar kinit y, constuir una imagen de initramfs personalizada, que mejor coincida con necesidades concretas.

Para preguntas y ayuda, es posible subscribirse al grupo de noticias para el espacio de usuario temprano -early user space, en http://www.zytor.com/mailman/listinfo/klibc.

¿Cómo funciona?

El kernel tiene, actualmente, tres formas de montar el sistema de ficheros raíz:

1. Todos los dispositivos y controladores del sistema de fichero requeridos, compilados en el kernel initrd, init/main.c:init() no, llamarán a prepare_namespace(), para montar el sistema de ficheros raíz final. Basado en la opción root= y init=, para correr otro binario init, al listado en init/main.c:init().

2. Algunos dispositivos y controladores del sistema de fichero, son construidos como módulos, almacenados en initrd. El initrd debe contener un binario /linuxrc, el cuál se supone, cargará éstos controladores como módulos. Es igualmente posible, montar el sistema de fichero raíz final, vía linuxrc y, utilizar la llamada de sistema pivot_root. El initrd es montado y ejecutado vía prepare_namespace().

3. Al utilizar initramfs, la llamada a prepare_namespace(), debe ser omitida. Esto significa que un binario deberá hacer todo el trabajo. Dicho binario puede ser almacenado dentro de initramfs, también vía modificando usr/gen_init_cpio.c o por medio de un nuevo formato de initrd; un archivo cpio. Deberá ser llamado /init. Este binario es responsable de llevar a cabo las tareas efectuadas por prepare_namespace().

Para mantener una compativilidad retroactiva, el binario /init, únicamente correrá, si proviene através de un archivo cpio de initramfs. Si no fuese el caso, init/main.c:init(), llamará a prepare_namespace() para montar el raíz final y, ejecutar de los binarios predefinidos.

Autor: Bryan O’Sullivan bos@serpentine.com

Referencias y agradecimientos

Bash: Bourne Again Shell.

nota d.t. en la página tmpfs se definió el significado de las palabras archivo/fichero, desde una perspectiva más inglesa!. Pero como vemos en este documento, se toma una dirección opuesta; archivo, es la unidad mínima, fichero es el contenedor.

nota d.t. mapeado: referido a registrar, localizar, situar.