LiveCD - 3 (podpora pro zápis)

13. 2. 2006 | Michal Vyskočil | Systém | 7910×

Jak zařídit podporu zápisu na CD-ROM, což je disk jen pro čtení? Tento díl bude věnovaný především souborovému systému UnionFS.

• Úvodem
  • ovlfs
  • COW
  • UnionFS
• Závěrem

Úvodem

První LiveCD trpěly tím, že na ně nebylo možné zapisovat. Kvůli technickým omezením to není možné dodnes, ale existují způsoby, jak systém přinutit, aby se tvářil, že to možné je. Princip je velmi jednoduchý; adresář, do něhož chceme zapisovat, je přípojným bodem pro dva jiné, které nazvěme ro a rw. Zatímco ro je, jak název napovídá, jen pro čtení, a tudíž se vyskytuje na disku CD-ROM, adresář rw je pouze v operační paměti a obsahuje změny oproti adresáři ro. Potom je nutný speciální souborový systém, který dokáže oba adresáže spojit do jednoho.

ovlfs

Prvním řešením byl takzvaný překryvný (overlay) souborový systém ovlfs. Vzhledem k tomu, že je dostupný pouze ve formě patchů pro jádra 2.4, uvádím ho zde především z historických důvodů. Ostatně i nápis Last Updated: June 10, 2003 na stránce projektu hovoří za vše.

Tento systém dokáže do jednoho přípojného místa připojit dva různé adresáře (souborové systémy). Primární, který je na LiveCD read-only, a sekundární, který bývá v operační paměti. Všechny změny jsou zapisovány na sekundární. Modul squashfs si udržuje v paměti jádra vlastní tabulku inodů, odkazů na konkrétní soubory a adresáře. Při požadavku na nový/změněný soubor vrátí odkaz na sekundární adresář. Tento systém se sice vyznačoval některými problémy (zamykání souborů a rychlost), ale vaz mu srazila spíše skutečnost, že nebyl portován na jádra 2.6.

COW

COW neznačí jenom samici tura domácího, ale i označení technologie copy on write. Starší implementací bylo COW-Links, které není příliš dobré a také už nežije. Poslední patch je pro jádro 2.6.11. Z něj vychází projekt cowloop: copy-on-write loop driver. Uvádím je spíše pro zajímavost a rozšíření obzorů, protože ani jeden z nich není bez hacků vhodný pro tvorbu LiveCD. Více vysvětluje FAQ projektu cowloop.

UnionFS

Unionfs znamená stackable unification file system (což by se dalo přeložit jako stohovatelný/vrstvitelný unifikující souborový systém). Mimo jeho funkčnosti je na něm velmi zajímavé to, že je součástí projektu FiST (Stackable File System Language and Templates). Ten používá vysokoúrovňový jazyk specializovaný na tyto souborové systémy. Překladačem fistgen je potom proveden překlad na spustitelný modul jádra. Podporovány jsou jádra systémů Linux, FreeBSD a Solaris. Vychází to z unixové tradice tvorby specializovaných jazyků, o kterých se zmiňuje Eric S. Raymond v kapitole Minijazyky, ve své knize The Art of Unix Programming.

UnionFS vytváří jeden logický souborový systém, který je tvořen spojením obsahu mnoha různých adresářů (větví), přičemž jejich fyzické umístění je oddělené. Je možné například spojit oddělené programové adresáře do jednoho a vytvořit systém podobný GoboLinuxu, ale bez starostí se symbolickými odkazy. Pro LiveCD je velmi podstatné, že dovoluje kombinovat větve jen pro čtení s těmi určenými pro zápis. Díky funkci copy-on-write je možné vytvořit iluzi zapisovatelného souborového systému s tím, že změny se transparentně přenáší do adresáře určeného pro zápis.

První LiveCD, které tento systém používalo na jádře 2.6, bylo DeadCD, alespoň se tak píše na stránkách projektu.

Instalujeme

Nejprve si zkontrolujte, zda nemáte balíček s unionfs přímo ve své distribuci. Pokud ne, možná vám přijde vhod malý návod. Díky svému původu se modul přeloží a nainstaluje sám.

$ wget ftp://ftp.fsl.cs.sunysb.edu/pub/unionfs/unionfs-1.0.14.tar.gz
$ tar -xzf unionfs-1.0.14.tar.gz

Doporučuji si přečíst dokumentaci (soubor README) a instalační instrukce (soubor INSTALL). UnionFS má ve výchozím nastavení zapnutý ladící mód, což velmi nepříjemně zvětší velikost modulu (83kB versus přibližně 5MB). Pochopitelně musíte mít hlavičkové soubory jádra v /lib/modules/`uname -r`/build/include. Když chcete instalovat modul pro jiné, než aktuálně běžící jádro, vytvořte soubor fistdev.mk a napište do něj TOPINC=-I/cesta/k/jádru/linux-2.6.xx/include. Dále je požadováno mít hlavičkové soubory e2fsprogs a program ctags.

$ # vypnuti debug flagu
$ cat fistdev.mk
EXTRACFLAGS=-DUNIONFS_NDEBUG
UNIONFS_DEBUG_CFLAG=
$ make
# make install
# depmod -a

Tím máme v systému jaderný modul unionfs.ko (pro jádra 2.4 unionfs.o), unionctl pro přidávání a odebírání větví a manuálové stránky.

Používáme UnionFS

K připojení se používá klasický příkaz mount, ale je nutné pomocí volby -o specifikovat další parametry.

# modprobe unionfs
# mount -w -t unionfs -o dirs=/tmp/foo/=ro:/tmp/bar/=ro unionfs /tmp/union/

Spojí adresáře /tmp/foo a /tmp/bar do jednoho adresáře /tmp/union. V případě konfliktů má první adresář největší prioritu.

Připojené souborové systémy zjistíme příkazem

# mount | grep unionfs
unionfs on /tmp/union type unionfs (rw,dirs=/tmp/foo/=ro:/tmp/bar/=ro)

Nebo lépe, příkazem unionctl, kterým můžete dynamicky přidávat, nebo odebírat nové přípojné body.

# unionctl /tmp/union --list
	/tmp/foo (r-)
	/tmp/bar (r-)
# unionctl /tmp/union --add --after /tmp/bar --mode ro /tmp/ham
# unionctl /tmp/union --list
	/tmp/foo (r-)
	/tmp/bar (r-)
	/tmp/ham (r-)
# unionctl /tmp/union --remove /tmp/bar
# unionctl /tmp/union --list
	/tmp/foo (r-)
	/tmp/ham (r-)

Pokud změníte obsah větví, můžete obnovit obsah přípojného bodu příkazem

# uniondbg -g /tmp/union/
New generation 3

Povolení zápisu

Spojování adresářů jen pro čtení nám v LiveCD nepřinese žádný užitek. Důvodem, proč unionfs používáme, je podpora "zápisu" na read-only médium. Pojďme tedy něco zapsat na disk CD-ROM.

# mount /mnt/ro/
# ls -l /mnt/ro/
total 76
-rw-r--r--  1 root root 18259 Sep 27 21:28 COPYING
-r--r--r--  1 root root   339 Sep 27 21:28 LICENSE
-rw-r--r--  1 root root  1406 Sep 27 21:27 abc.ico
...
-rw-r--r--  1 root root  2546 Sep 27 21:28 requirements.txt
drwxr-xr-x  2 root root  2048 Sep 27 21:27 rootcopy
-rw-r--r--  1 root root  3926 Sep 27 21:28 start.html
drwxr-xr-x  3 root root  2048 Sep 27 21:28 tools
# ls /mnt/ro/new-file.txt
ls: /mnt/ro/new-file.txt: No such file or directory
# touch /mnt/ro/new-file.txt
touch: cannot touch `/mnt/ro/new-file.txt': Read-only file system

V adresáři /mnt/ro (read-only) máme připojené CD s distribucí ABC Linux 2005. V adresáři nemáme žádný soubor new-file.txt a nejde ani vytvořit.

# mount -t unionfs -o dirs=/mnt/ro/=ro unionfs /mnt/cdrom/
# diff -r /mnt/ro/ /mnt/cdrom/

Tímto příkazem jsme vytvořili přípojný bod /mnt/cdrom/, který je zcela totožný s adresářem /mnt/ro/. Ale ani do jednoho z nich nemůžeme zapisovat. Je potřeba ještě určit adresář, kam se budou ukládat změny:

# unionctl /mnt/cdrom --add --before /mnt/ro/ --mode rw /mnt/rw/
# unionctl --list /mnt/cdrom/
	/mnt/rw (rw)
	/mnt/ro (r-)

A voilà, adresář /mnt/cdrom/ s právem zápisu je k dispozici! Samozřejmě s tím, že se veškeré změny ukládají do adresáře /mnt/rw.

# echo "burned on CD-ROM " > /mnt/cdrom/new-file.txt
# cat /mnt/cdrom/new-file.txt
burned on CD-ROM 
# cat /mnt/rw/new-file.txt
burned on CD-ROM 
# cat /mnt/ro/new-file.txt
cat: /mnt/ro/new-file.txt: No such file or directory
# cmp /mnt/cdrom/new-file.txt /mnt/rw/new-file.txt
#

Problémy UnionFS

V části instalace bylo nezbytné odstranit ladící flagy z modulů unionfs, protože přes vysoké číslo verze trpí unionfs některými potížemi a není vhodný pro ostré, produkční nasazení. Občasné kernel oops (nebo kernel panic ve starších verzích) se při použití tohoto souborového systému stávají. Zvláště pokud použijete složitý systém všemožných připojení.

Závěrem

V tomto díle jsme se seznámili s různými možnostmi, jak zařídit, aby se dalo na CD zapisovat. Přestože jich je celá řada, nejpoužívanější bude asi právě unionfs, se kterým jsme se naučili "zapsat" data na CD-ROM. Pokud vás tato problematika zaujala více, zkuste navštívit stránku unionfs.org, kde jsou příklady použití UnionFS v distribuci SLAX.

       

Komentáře

[Martin Ždila]

vdaka za pekny clanok

[iSteve]

ad DeadCD... Prvni LiveCD asi ne, kazdopadne ale prvni LiveCD ktere ho pouzivalo na 2.6 (ponevadz olvfs na 2.6 neni, mini_fo tehdy nestalo za nic (jak je na tom ted nevim) ... :)

[Michal Vyskočil]

Tomu se říká informační šum , řeknu někomu ať to opraví.

[Robert Krátký]

Opraveno.

[Radek Podgorny]

Kdyztak mrknete na FUSE-based reseni. Je mozna pomalejsi, ale mnohem flexibilnejsi...

http://podgorny.cz/unionfs-fuse/

[Josef Navrátil]

Nevzpomene si nekdo na nazev obdobneho souboroveho systemu psaneho jako diplomova prace? Nejak si jej nemuzu vybavit ;o(

[Jan Dvorak]

A co teprve packet writing primo na CD-RW v mechanice? To bude teprve legrace, az budou LiveCD skoro stejne pouzitelna jako flashe. Samozrejme je tady problem s opotrebenim, ale staci jednou do mesice prepalit na nove RW... :]

[Michal Vyskočil]

Nebo použít DVD-RAM

[Tlamik]

at se neopakuju : http://www.abclinuxu.cz/blog/linux_audio/2006/2/13/120972

[iSteve]

Packet writing je na realny pouziti extremne rozbitej, neda se to pouzit.