TP6 : Construction d’un système d’exploitation Debian Jessie minimal

1. Création d’une machine virtuelle

Que se passe-t-il quand on démarre un ordinateur ?

Master Boot Record (MBR) :: Secteur (une partition) sur le disque dur qui pointe vers le chargeur de démarrage (Grub, Syslinux, celui de Windows, etc…)
Chargeur de démarrage :: Menu qui permet de charger le noyau (Linux, Windows, etc…)

On lance un premier programme : le BIOS
- NB: les nouveaux BIOS EFI / UEFI : quasiment des OS à eux seuls
- dans le BIOS : on définit un ensemble de périphériques sur lesquels booter

VS :

Boot EFI :

Va chercher, dans un répertoire particulier d’une partition (la partition EFI) prévue à cet effet, le chargeur de démarrage de l’OS
Sur un disque dur : va chercher le MBR, qui donne l’adresse du chargeur de démarrage de l’OS
- ex: chargeur de démarrage de l’OS : Grub, Syslinux, …
Une fois que le noyau est chargé en mémoire, l’OS est prêt

Noyau :: Ensemble de drivers minimal qui fournit une interface (l’API) entre les programmes utilisés sur l’OS et la couche matérielle/le processeur (entre la couche logicielle et le matériel).

Après le noyau :

Est chargé : l’init RAM FS

L’init RAM FS :

archive qui contient les drivers qui ne sont pas dans le noyau.

Construit l’arborescence des fichiers, puis cherche les drivers dont on a besoin.
Charge la swap, les partitions.
Commence le processus d’amorçage : quels sont les programmes à démarrer et les actions qu’ils doivent faire.

La swap :

Espace d’échange sur le disque pour stocker les données de la mémoire vide quand elle est saturée OU occupée inutilement.

Regarder dans /boot/ : il y a l’init RAM FS, le chargeur de démarrage, les fichiers de configuration.

Pourquoi on n’utilisera pas l’installeur Debian ?

car il installe une multitude de choses qui nous seront inutiles. Exs :
- le mail transfert agent (MTA) : Enim ⟶ on peut le désinstaller, mais si on utilise le gestionnaire de packets : tout n’est pas supprimé, notamment les dépendances des bibliothèques jamais utilisées.
- OpenSSH (50Mo) est bien plus lourd que Dropbear (3Mo) : ce dernier est plus pratique pour les systèmes embarqués.

fdisk, parted : commandes pour partitioner le disque.

cow : copy on write : on crée des disques virtuels (autant qu’on veut) basés sur un disque réel.

NB : Concernant les architectures des processeurs : attention, on ne peut pas utiliser un disque 64 bits sur une architecture 32bits.

NB:

Pourquoi “amd64” ? car “amd” étaient les premiers à avoir fait du 64 bits : on a gardé leur nom pour les architectures 64 bits.

i386 : (“i” pour “intel”, “386” pour l’architecture) en 32bits, est l’architecture la plus “basique”.

-boot :
- C : disque dur
- D : CD-Rom
enable-kvm : active l’accélération matérielle
- très important

Partitionnement :: À la base, les disques durs sont des “galettes” de silicium où on écrit des 0 et des 1. Les partition sont en un rayon $r$ et $r+r’$ par rapport au centre.

Partitionner un dd, c’est le segmenter en secteurs concentriques par rapport au centre (le dd tourne à 4800/10000/jusqu’à 15000 trs/mn). Dans la table de partitions, qui est au centre du disque, on indique où commencent et finissent les partitions.

File Systems / Systèmes de fichiers :

Ensemble de structures de données structurées d’une certaine façon dont on organise les fichiers.

ex: c’est comme une carte géographique.
ex:
- Microsoft : NTFS, FAT32, FAT16, …
- Apple : HFS, HFS+
- Linux : ext2, ext3, ext4, XFS, ZFS, BetterFS, ReiserFS, etc…
  - ReiserFS : extrêmement performant pour retrouver les petits fichiers
  - XFS : pour les gros fichiers
  - ext4 : bon compromis, système modulaire
- Sur des bases de données : changement du système de fichier change complètement les performances.
- Systèmes de fichiers distribués :
  - permet de récupérer la dernière partition de chaque machine dans un réseau, récupère l’espace disque de chaque machine
    - ex: GlusterFS

NB: il y a énormément de recherche sur les Systèmes de Fichiers.

Fragmentation des fichiers :

Si on a partition de données, contenant 4 photos.
Puis : on efface les photos 2 et 3.
- En vrai : on ne les efface pas, on les dé-référence (le pointeur vers ces photos ne pointe plus vers elles).
  - Donc on peut la récupérer, en cherchant dans le dd, à part si on a remplacé par des 0 et des 1 à l’endroit où elles étaient (“effacement sécurisé”)
    - Effacement sécurisé : fait plusieurs passes :
      - écrit d’abord que des 1 sur le fichier effacé
      - puis : écrit des 0 et des 1 au hasard
      - puis : que des 0
      Pourquoi ? Car quand les disques étaient en silicium (pas les disques SSD : que des portes logiques électroniques), on pouvait retrouver l’ancienne valeur écrite (pas assez effacée).
Puis, on ajoute encore d’autres photos : elles se fragmentent en plusieurs “morceaux” sur le divided_by:

Solutions : système de fichiers journalisés.

On cherche le plus grand espace où on peut mettre la photo (avec un algo optimisé), pour minimiser la fragmentation ⟶ c’est le cas sur Linux
- Il n’est pas vrai que Linux ne fragmente PAS, Linux fragmente PEU.

Concrètement, pourquoi il y a fragmentation ?

Car la méthode adoptée pour les stocker est assez gloutonne : les fichiers sont mis le plus près possible du début des partitions, pour y accéder le plus rapidement possible.

Mais quand ils sont trop gros, un morceau est mis au début, l’autre à la fin ⟶ induit un partitionnement.

Partitionnement MS-DOS : il y a 4 partitions primaires maximum (numérotées de 1 à 4). Mais il faut des partitions étendues.

Comment faire pour qu’elles ne se chevauchent pas avec les autres partions ?

Partition étendue : contient d’autres partitions : c’est la dernière. Elle contient des partitions incluses numérotées 5, 6, 7, etc… (jusqu’à 128).

cat /dev/0 > /dev/sda : saccage tout le disque.

Mettre le réseau sur la VM

Configurer le fichier systemd

cat <EOF >> /etc/systemd/network/nimportequoi.network

[Match]
Name=eth0

[Network]
DHCP=yes

OU bien :

DHCP=ipv4

OU bien :

DHCP=ipv6

Configuration

L’adresse des DNS est stockée dans /etc/resolv.conf

⟶ on est obligé de le modifier soi-même, avec systemd

systemd-netxorkd : le service qui démarre le réseau

systemctl start systemd-networkd :: démarre le réseau en utilisant systemd
systemctl start systemd-resolve.conf :: génère un fichier /etc/resolve.conf, mais pas dans /etc : il le range dans /run/systemd/resolve/resolv.conf

Donc : créer un lien symbolique de /etc/resolv.conf vers /run/systemd/resolve/resolv.conf

ln -s /run/systemd/resolve/resolv.conf /etc/resolv.conf

PROBLÈME : si on redémarre la machine, il faut refaire un start !

Pour lui dire le faire à chaque redémarrage de la machine :

systemctl enable systemd-networkd
systemctl enable systemd-resolve.conf

dpkg-reconfigure keyboard-configuration :: configure le clavier

MIEUX : avec le paquet console-setup

Commandes utiles

qemu-img -f qcow2 hda.qcow2 5G

Pour se connecter en SSH à la VM

qemu-system-x86_64 -cdrom debian.iso -boot d -enable-kvm -m 4G hda.qcow2

qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 4G /tmp/kaddar/hda.qcow2 -redir tcp:2222::22 -smp cores=4&

Éditer /etc/ssh/sshd_config, et commenter la ligne :

PermitRootLogin without-password

Juste en dessous, ajouter la ligne :

PermitRootLogin yes

Puis :

ssh root@localhost -p 2222

wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.8.10.tar.xz && tar -xvJf linux-4.8.10.tar.xz
Copier la config actuelle (dans /boot/) dans le répertoire dans linux.../ sous le nom .config (ou .config-versionDuNoyau)

Puis : make oldconfig
make -j9 (puis éventuellement make modules -j9 : mais déprécié)

Le noyau est : arch/x86_64/boot/bzImage
make modules_install -j9 INSTALL_MOD_PATH=/users/dptinfo/kaddar/shared

Les modules sont dans users/dptinfo/kaddar/shared
copier le noyau et les modules dans la VM

Dans la VM

apt-get install gcc, make, wget, libncurses-dev, openssh-server, sshfs
mettre le noyau dans /boot/vmlinuz-versionDuNoyau (cf versionDuNoyau dans le répertoire où sont les modules)
mettre les modules dans /lib/modules/versionDuNoyau/

PUIS :

Générer l’initrd :

mkinitramfs

-> crée un fichier /boot/init...

Faire connaître le noyau au chargeur de noyau : Grub2

update-grub2 :

update le fichier /boot/grub/grub.cfg

make menuconfig :

les composants qu’on active ou pas : il y a 3 types de composants :

on ne l’active pas : pas compilé, pas rajouté au noyau
on l’active dans le noyau : on a les fonctionnalités dans le noyau
on l’active comme module du noyau (étoiles)

NB : pour pouvoir utiliser les disques SAS, SATA, ou sd…, il faut le module scsi et le module SATA

ldd :: liste des bibliothèques sur lesquelles le binaire est linké.

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