Файловые системы пространства пользователя

Сергей Яремчук

Сегодня администраторы и пользователи сталкиваются со многими новыми технологиями, на изучение которых требуется время. При этом полученные ранее навыки работы и привычные инструменты могут не пригодиться или показаться неудобными. «Синтетические» файловые системы, работающие в пространстве пользователя, позволяют скрыть разницу в работе конкретных протоколов и применять для всех задач одни и те же инструменты.

Все является файлами – ключевая концепция UNIX-систем. Файлами является даже периферийное оборудование компьютера, разделы жесткого диска. При этом для приложений доступ к файлу устройства или отправка данных другому процессу практически не отличима от доступа к обычному текстовому файлу, что позволяет пользователю применять одни и те же команды для вывода текстового файла на консоль, печати файла, вывода звука через /dev/dsp и пр. Синтетические файловые системы, работающие в пространстве пользователя, реализуют аналогичный подход к самым разнообразным источникам информации. Файлами является все, с чем приходится иметь дело пользователю такой файловой системы – почтовые ящики, веб-страницы и ftp-серверы, защищенные SSH-соединения, архивы и другие локальные данные…

Работа вне ядра:

n  Упрощает установку и использование приложений.

n  Позволяет минимизировать последствия краха.

n  Позволяет использовать для программирования языки, отличные от С.

n  Отлаживать такие приложения легче.

n  Появляется возможность вынести часть кода во внешние библиотеки.

n  Нет необходимости в переписывании кода для новых ядер.

n  Исходя из всего перечисленого, появляется возможность создавать инструменты для самых разнообразных задач.

Например, в настоящее время существуют проекты SULF – Stackable User-Level Filesystem (http://pobox.com/~vgough/fuse-csharp.html) и FUSE-J (http://www.cl.cam.ac.uk/~Etdm25/fuse-j). Первый позволяет написать свою файловую систему на C, второй на Java.

Интерфейс спроектирован так, чтобы обеспечить простую, эффективную и прозрачную работу с поддержкой привычной семантики.

Первоначально разработанный для поддержки AVFS (http://www.inf.bme.hu/~mszeredi/avfs), FUSE (http://fuse.sourceforge.net) вскоре стал отдельным проектом и на сегодня имеет приличный список файловых систем, использующих его наработки. Совсем недавно код FUSE включен в дерево ядра -mm Эндрю Мортона (Andrew Morton). К сожалению, второй подобный проект, LUFS – Linux Userland FileSystem (http://lufs.sourceforge.net/lufs) несмотря на надпись на сайте «Actively maintained» обновлялся в последний раз в конце 2003 года, поэтому уже можно говорить о прекращении работ. Принцип работы такой системы ясен из рис. 1.

Рисунок 1. Модуль ядра перехватывает запросы к VFS и создает для пользователя иллюзию работы с обычной файловой системой

Модуль ядра перехватывает запросы к VFS и создает для пользователя иллюзию работы с обычной файловой системой, на которой эмулируется специальное дерево каталогов, отвечающее семантике хранимых в ней данных. Теперь для работы с этими файлами можно применять привычные утилиты, например, для копирования файлов через защищенное ssh-соединение достаточно воспользоваться cp. Модуль ядра и библиотека связываются через дескриптор специального файла /proc/fs/fuse/dev, через который и происходит взаимодействие.

Реализации файловых систем для защиты информации

На сайте проекта FUSE можно найти только небольшую программу – пример, демонстрирующую возможности, основной же интерес представляют собой сторонние разработки, список которых можно найти на http://fuse.sourceforge.net/filesystems.html.