Implantación del sistema de archivos FAT-32 en el núcleo de Linux Tesis presentada por: Luis Carlos Castro Skertchly Para obtener el Título de: Ingeniero en Cibernética y Sistemas Computacionales

AGENDA Objetivos Introducción Problemática Sistema de Archivos UNIX FAT Desarrollo Conclusiones

Objetivos Permitir el acceso a GNU/Linux a la información generada por Windows Tener una información más completa de FAT32 Generar un esquema que facilite la creación de sistemas de archivos sobre Linux

GNU/Linux Sistema operativo abierto y libre Libre (Free)  Gratis Código fuente disponible  GNU/GPL Posicionándose fuertemente en la Industria Apoyo y desarrollo de software por parte de la industria computacional: Sun, SAP, HP, IBM, Oracle, Informix, Sybase

FAT Sistema de archivos utilizado en los sistemas operativos de Microsoft (MS-DOS, Windows) FAT: File Allocation Table Su nombre lo debe a la estructura que utiliza para asignar espacio en el medio Ha evolucionado desde su aparición con el MS-DOS 1.0

FAT32 Incompatible con DOS y Windows NT Soportado en Windows 95 OSR2, 98, ME y Windows 2000

Problemática Convivencia de GNU/Linux y Windows en la misma computadora Falta de documentación en ambas plataformas

Conceptos

Sistemas de Archivos Mecanismo de abstracción Forma de organizar información en un medio para tener acceso a ella posteriormente Normalmente es específico de cada sistema operativo Excepciones: ISO-9660

Sistemas de archivos Administran la asignación del espacio en el medio (disco, CD) Utilizan una unidad de asignación: Sector (FAT-16) Clúster (BIGDOS) Bloque (UFS)

Sistemas de archivos en Unix

Estructuras principales Superbloque Lista de bloques libres Nodos-i Directorios Archivos

Superbloque Punto de entrada Datos generales del sistema de archivos Número mágico (indica si está soportado) Tipo de sistema Estado (“clean” / “no clean”) Tamaño Apuntadores a la lista de bloques libres

Lista de bloques libres Lista ligada de los bloques que no están en uso. Conforme se utilizan se sacan de esta lista. Normalmente se usan los mismos bloques libres para almacenar la lista.

Nodo-i Todas las características (excepto el nombre) de un archivo ó directorio están definidas en la estructura llamada nodo-i Contiene la lista de bloques usados por el archivo Se hace referencia a un nodo-i por su número

Directorios La asociación entre nodo-i y nombre de archivo se hace en los directorios: nodo-i Nombre 5324 bin 5325 etc 5432 usr 6873 vmlinuz vmlinuz-2.1.0 Ligas (nombres con el mismo nodo-i)

Archivos Son una secuencia de bytes agrupadas bajo un nombre. Hay tres tipos: Archivos regulares Archivos especiales (no ocupan espacio) Bloques,Carácter, Pipe, Socket Directorios

Archivos En el nombre no existe el concepto de extensión Tienen propietarios y permisos

Sistemas de archivos FAT

Sistemas de archivos FAT DOS 1.0: FAT tradicional de 12 bits Máximo de 212 sectores direccionables (4,096 sectores)(512 bytes/sector) = 2 MB Nombres de 8+3 caracteres DOS 2.0: FAT tradicional de 16 bits Máximo de 216 sectores direccionables (65,536 sectores)(512 bytes/sector) = 32 MB

Sistemas de archivos FAT DOS 4 introduce BIGDOS Unidad de asignación de tamaño variable (cluster) en potencias de 2 hasta 32,768 bytes Máximo 65,536 clusters (65,536 clusters)(32,768 bytes/cluster) = 2 GB Windows 95 introduce VFAT Soporte a nombres largos Fecha de creación y último acceso

Estructura de un disco FAT Boot Sector OEM ID: MSWIN4.1 Sectores por cluster Media descriptor Sectores por FAT Total de sectores Etiqueta Número de serie Código de arranque Boot Sector FAT FAT IO SYS ...........2.....á.. MSDOS SYS ...........2..+..ò.. COMMAND COM ...........2..Q.⌡... EMERGENCIA (..........ÖV.▲...... NDD EXE ..........ômG.ë..... DE EXE ..........ÉmG.@.8W.. DISKTOOLEXE ..........æmG....... FORMAT COM ...........2..Ä.πZ.. FDISK EXE ...........2..Ñ.fs.. PARTINFODAT ...........V.▲...... Direct. Raiz Direct. Raiz Ú├☺RSh `•3█ïL♥ÃE◙ ëM◘ïD♂=Ç v▼Q©Ç ÄÓ© pÄÞ♫•┤ÇRèD☻*d☻â· u♣ZZÚd☺ï╩Þç A;Ðu◄dz u♦┤ÇÙ◘☻D☻*d☻ÙÕYRïÐ╣◙ SPRQ ©☺ èD↓═‼3└èD↓═‼3└Hu²YZX[Iu¦♫▼¥╝ ¼ ◙└t○┤♫╗• ═►Ù‗Ù■♪◙Disk I/O error♪◙ [Zè╚2Ý┴ß○♥┘t♥Úo î└♣ ►Ä└┤ÇÚc SÞ= s !ï┌ÐÛ£♥┌dï↨Ør♠üÔ ☼Ù♥┴Û♦ü·°☼r↔║  Ù ë▬¥♀3Ýf☼ÀÝf☼Àõî▲╝§Þ5↑fh fØï▄Ïw ☻3└ÄÞÄ└j0☼í·☼☺▬¿§☼☺▲░§¥║↔ÃD☻h ¥Â↔ Datos Datos

VFAT: Atributos adicionales Desp. 00H 08H 0BH 0CH 0DH 0EH 10H 12H 14H 16H 18H 1AH 1CH Descripción Nombre Extensión Atributo Mayúsculas./Minúsculas Hora de creación (ms) Hora de creación Fecha de creación Fecha del último acceso Reservado Hora de modificación Fecha de modificación Clúster inicial Tamaño 8 3 1 2 4 Formato ASCII Codificado en bits (Windows NT) Byte Palabra codificada Sin uso, en ceros Palabra Entero Desp. 00H 08H 0BH 0CH 0DH 0EH 10H 12H 14H 16H 18H 1AH 1CH Descripción Nombre Extensión Atributo Reservado Hora Fecha Clúster inicial Tamaño 8 3 1 2 4 Formato ASCII Codificado en bits Sin uso, en ceros Palabra codificada Palabra Entero

Ejemplo de nombre largo Uso de las estructuras existentes para guardar el nombre largo Se oculta mediante los atributos V,H,R,S Compatible con versiones anteriores de FAT

FAT-32 Aparece con Windows 95 OSR2 Características: 32 bits para numerar los clusters (24 bits reales) Directorio raíz en cadena de clusters ordinaria El número de cluster mide 4 bytes (32 bits) Límite teórico de 512 GB:

Sistema de Archivos Virtual en Linux (VFS) Desarrollo Sistema de Archivos Virtual en Linux (VFS)

Virtual Filesystem (VFS) Interfaz entre el sistema de archivos real y el kernel, que oculta los detalles de implementación de un sistema de archivos Se establece que el sistema de archivos trabaja por medio de nodos-i

Virtual Filesystem (VFS)

Modelo de diseño Objetos del sistema de archivos: Superbloque Nodo-i Mantiene datos globales del sistema de archivos Encargado de leer y escribir los nodos-i Nodo-i Crear y borra las entradas en los directorios Sólo Se trunca a ceros cuando es archivo Archivos Abrir, cerrar, posicionarse, leer, escribir

Modelo VFS vs. FAT VFS Trabaja con bloques Presupone la existencia de nodos-i Contempla propietarios y permisos FAT Trabaja con clusters Carece del concepto del nodo-i No soporta propietarios ni permisos

Posición relativa y absoluta Asignación en FAT (archivo fragmentado): Asignación física en disco:

Clusters vs. bloques Dada la posición de lect./escr. se obtiene el cluster: Conversión de clusters a sectores: cluster = fat32_get_cluster(inode, file_cluster); sector = (cluster – 2) * sectores por cluster + primer sector de datos + offset;

Nodos-i en FAT El nodo-i identifica a cada archivo de manera individual e inequívoca En FAT un archivo está representado por su nombre Asociar el nombre a un número: Coordenadas donde está almacenado ese nombre Registros de 32 bits  16 posiciones posibles 16 = 24 Sólo se necesitan 4 bits para definirla (un dígito hexa)

Nodos-i en FAT i_ino = (sector << 4) | ((pos & (SECTOR_SIZE – 1))) >> 4

Directorios “.” y “..” El directorio “.” es una alias al directorio de trabajo, por lo tanto tiene el mismo número de nodo-i. El directorio “..” es un alias al directorio padre del directorio de trabajo.

Directorio “.” y “..” if (name[0] == '.' && len == 1) ino = inode->i_ino;

Conclusiones

Conclusiones Es posible desarrollar sistemas de archivos no propios de Linux. Acceder a la información de sistemas de archivos de terceros. Uso de técnicas de ingeniería inversa. Implementación independiente de FAT32. FAT-32 con características diseño mas elegante que sus antecesores. Facilitar nuevos proyectos gracias a la documentación generada.

Trabajo a futuro Usar “shortcuts” de Windows como ligas Herramientas de respaldo en modo “a prueba de fallos” de Windows 9x Editor de disco para FAT-32 Montar sistemas de archivos Linux desde Windows

Preguntas