1 Introdução ao ambiente de trabalho Esta parte da ficha consiste num tutorial para introdução ao ambiente de trabalho utilizado nas aulas práticas.

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1 Ficha prática 2: 1 Introdução ao ambiente de trabalho Esta parte da ficha consiste num tutorial para introdução ao ambiente de trabalho utilizado nas aulas práticas. 1.1 Acesso ao sistema e à área pessoal ADEEC Para aceder ao sistema Linux, após reinicialização do PC, escolher a opção 1 do menu e efectuar login com: conta: root passwd: root O acesso à área pessoal no domínio DEEI (ADEEC) não é efectuado por NFS mas sim por SMBFS. Assim deve ser montado um sistema de ficheiros samba. Mais precisamente deve ser montada a área de utilizador no servidor Europa. O comando terá a forma: smbmount //europa/<conta DEEI> <mount point> o username=<conta DEEI> O ponto de montagem deverá ser um directório vazio. Poderá ser criado área local do utilizador root, ou poderá ser utilizado um já existente como mostra o exemplo seguinte: smbmount //europa/a0000 /tmp_mnt o username=a0000 Não esquecer de desmontar a área quando não fôr necessária, senão qualquer outro utilizador poderá aceder à sua área, pois o acesso nos PCs é efectuado como root. Para desmontar a área usar: smbumount <mount point> Para o exemplo anterior: smbumount /tmp_mnt O aceesso à área ADEEC também poderá ser efectuado através de um browser, como por exemplo o do KDE, o Konqueror. Para isso deverá ser escrito na barra de endereços um URL na forma: smb://europa/<conta DEEI> como por exemplo: smb://europa/a0000 O comando smbmount e smbumount são wrappers para os comandos: mount t smbfs... umount t smbfs... PIN P02-1/8

2 1.2 Verificação da versão do kernel instalado No âmbito desta disciplina será explicado como desenvolver kernel modules para o kernel 2.6. Atenção que estes procedimentos são diferentes para versões anteriores do kernel, mesmo a 2.4 e a 2.2. Um meio de se verificar qual o kernel presente no sistema é usar o comando: uname a que deverá retorna uma string como a seguinte. Linux <hostname> linux mini O que indica que está instalado um kernel 2.6, sub versão 14. Para se poder compilar módulos para o kernel é necessário que as fontes do kernel estejam instaladas. De acordo com o exemplo acima deve estar em: /usr/src/linux mini Além disso deve existir um link simbólico para este directório com o nome linux de modo que a resposta ao comando: ls l linux será: lrwxr- r-- 1 root root 32 Fev linux -> /usr/src/linux mini Por outro lado os módulos do kernel, já compilados, que foram instalados quando da instalação do sistema operativo encontram-se em: /lib/modules/linux mini isto é: /lib/modules/ uname r ou /lib/module/$(shell uname -r) pois o comando: uname r retorna: linux mini 1.3 Reinstalação do sistema operativo Linux: Com acesso de root é possível destruir o sistema operativo. Se isso suceder o sistema operativo terá de ser re-instalado. Embora o processo de instalação esteja na sua maior parte automatizado é moroso, por isso só deve ser efectuado quando o sistema operativo fôr por algum motivo destruído. Nesta secção demonstra-se como reinstalar o Linux. Por outro lado não é possível reinstalar o sistema operativo Windows NT também instalado nos PCs, deste modo. PIN P02-2/8

3 ATENÇÃO: os 3 PCs Digital na última fila não podem ser actualizados desta forma, sendo necessário desmontar o HDD e copiar a imagem do sistema operativo para o HDD noutro PC. Assim se o SO fôr destruído não poderá ser reconstruído durante a aula. Por isso será melhor só utilizá-los se ABSOLUTAMENTE necessário. Para re-instalar o sistema operativo Linux reiniciar o PC e escolher opção R. Após a cópia da imagem do Linux através da rede o sistema reinicia-se. Este processo demora aproximadamente 5 minutos para um PC isolado. Poderá demora mais tempo se usado em mais que um PC simultaneamente. Este processo não reinstala o directório /usr. Este reside no servidor da sala e é exportado com acessos de leitura apenas por NFS. Para comprovar o processo de reinstalação: #1 Aceder ao sistema Linux como supervisor (root) #3 Apagar o directório /root/linux_module_hello com: rm rf /root/linux_module_hello #4 fazer reboot ao sistema com ctr-alt-del na consola, ou escrevendo: reboot #5 No menu de arranque escolher a opção: R. #6 Entrar como root e verificar que o directório /root/linux_module_hello foi reposto. 1.4 Repor o Master Boot Record (MBR) Como será visto em aulas posteriores, a primeira pista do primeiro cilindro de um disco rígido contém o que se chama o MBR. Neste encontra-se um programa (que normalmente é chamado pela BIOS no arranque do PC) e a tabela de partições. Por agora vamos concentrarmo-nos no programa, que consiste num bootloader, isto é um programa que irá carregar outro. Assim quando no menu de arranque se escolhe a opção: 1- Boot from HardDisk é executado este programa. Correntemente o bootloader que está instalado no MBR é o GRUB. Este apresenta um menu que permite escolher entre os sistemas operativos Linux e Windows NT 4. Após escolhido o sistema a arrancar é passada a execução para o boot sector da partição que contém o sistema operativo escolhido. Neste existe outro bootloader que permite carregar o respectivo sistema operativo. Correntemente o Lilo para Linux e o NT loader para Windows NT. Assim temos uma sucessão de bootloaders. O PXE que mostra o primeiro menu que permite também reinstalar o Linux, o grub e o Lilo ou NT loader. PIN P02-3/8

4 PXE (Pré execution Environment): 1 - Boot from HardDisk Grub: Linux: Windows Lilo NT loader 2 - Boot from FloppyDisk R - Assim se por algum motivo o bootloader instalado no MBR (o gurb), fôr destruído não é possível inicializar nenhum dos sistemas operativos (Linux ou Windows) sem reconstruir o grub e o seu menu. Nesta secção vai ser demonstrado como repor o grub no MBR. Para isso primeiro vai ser destruído e depois reconstruído. Um modo de destruir o bootloader no MBR é substituí-lo por outro. Pode ser substituído pelo bootloader por defeito do Windows que a única coisa que faz é chamar o boot loader da partição Windows, neste caso o NT Loader. Para isso basta: #1 Colocar na unidade de disquetes uma disquete Windows 98 #2 Escolher a opção 2 do menu do PXE (boot from floppydisk) #2 Executar o comando: fdisk /mbr #3 arrancar novamente o PC com ctrl-alt-del #4 Escolher a opção 1 do menu do PXE (boot from harddisk) Verifica-se que se entra directamente no NT Loader, tendo-se perdido o acesso ao Linux. Para reinstalar o grub no MBR: #1 Colocar na unidade de disquetes uma disquete de arranque do GRUB #2 Escolher a opção 2 do menu do PXE (boot from floppydisk) #3 arrancar o Linux a partir do menu do GRUB e entrar como root: #4 executar o script:. /usr/tftpboot/grub-remake este script actualiza também o menu do grub, copiando /usr/tftpboot/menu.lst para o directório local /boot/grub #5 arrancar novamente o PC com ctrl-alt-del ou escrevendo reboot #6 Escolher a opção 1 do menu do PXE (boot from harddisk) Verifica-se que se volta a ter a menu do GRUB que permite executar o Linux ou o Windows NT. Nota: Existem 3 disquetes Windows 98 e de arranque do Grub na sala PIN P02-4/8

5 2 Exercícios introdutórios Nesta parte da pretende-se introduzir alguns conceitos elementares sobre acesso a discos em Linux e módulos do kernel Linux. 2.1 Visualização do MBR e boot sector de uma partição No directório /dev encontram-se ficheiros que permitem aceder a periféricos. Deste modo acesso aos discos (rígidos, flexíveis, etc.) pode ser efectuados como o acesso a um ficheiro. A convenção usada é a seguinte: /dev/fd0 /dev/fd1 ( ) /dev/hda /dev/hdb /dev/hdc /dev/hdd ( ) 1º Floppy disk 2º Floppy disk Disco rígido ou CD/DVD no canal primário do 1º interface IDE Disco rígido ou CD/DVD no canal secundário do 1º interface IDE Disco rígido ou CD/DVD no canal primário do 2º interface IDE Disco rígido ou CD/DVD no canal secundário do 2º interface IDE /dev/sda dispositivo no 1º canal do interface SCSI (HDD, CD/DVD, scanner, etc....) /dev/sdb dispositivo no 2º canal do interface SCSI /dev/sdc dispositivo no 3º canal do interface SCSI ( ) O acesso ao disco pode ser indexado também por partições. Assim para um disco rígido IDE pode-se ter: /dev/hda1 /dev/hda2 /dev/hda3 1ª Partição no Disco rígido ou CD/DVD no canal primário do 1º interface IDE 2ª Partição no Disco rígido ou CD/DVD no canal primário do 1º interface IDE 3ª Partição no Disco rígido ou CD/DVD no canal primário do 1º interface IDE A nomenclatura é idêntica para discos SCSI. p. ex.: /dev/sda1 Pertende-se visualisar o MBR e os boot sectores das partições do disco referido como /dev/hda. Para isso desenvolver um programa que permita ler os primeiros 512 bytes de um disco ou de uma partição (isto é o primeiro sector) e apresentá-los em Hexadecimal e em ASCII, segundo o formato indicado mais abaixo. O programa deve chamar-se readboot. Primeiro deve ser testada a leitura de um ficheiro de texto como por exemplo:./readboot /usr/tftpboot/grub-remake Depois deverá ser utilizado para ler o MBR e a 1ª e 3ª partição, como se mostra a seguir:./readboot /dev/hda./readboot /dev/hda1./readboot /dev/hda3 Respectivamente em cada um destes sectores deverá estar identificado o boot sector com as strings GRUB, NTLDR e LILO. Em particular a leitura do MBR, de /dev/hda deverá ser semelhante a: PIN P02-5/8

6 Sugestões: - Para acesso a ficheiros use as funções: fopen, fread, fclose. - Para visualisar melhor os caracteres ASCII imprima um ponto (.) se o código ASCII fôr menor que 32 e maior que 127, como no exemplo acima. 2.2 Inserção e remoção de módulos no kernel em tempo de execução Entre no directório: /root/linux_module_hello. Neste directório encontra-se um exemplo de um módulo do kernel muito simples. Ao ser inserido no kernel escreve na consola TTY (modo texto CTRL-ALT-F1, F2,... F6): Hello world 1 e ao ser removido Goodbye world 1. O modulo já compilado, pronto a ser inserido a quente no kernel tem a extensão *.ko. Neste caso: hello.ko. Para se se saber quais os módulos correntemente inseridos no kernel basta escrever na consola: PIN P02-6/8

7 lsmod Module Size Used by [permanent] serial_core usb_storage [permanent] usbcore usb_storage,[permanent] nls_iso8859_ [permanent] nls_cp [permanent] Sendo apresentada uma lista. Para inserir um modulo como o hello.ko deve-se usar: insmod hello.ko sendo escrito na consola: Hello world 1 agora se se pedir a lista de módulos inseridos com lsmod obtêm-se na linha de cima listado o modulo hello: Module Size Used by hello [permanent] (...) Para remover o módulo usar rmmod hello sendo escrito na consola: Goodbye world 1. repare-se que não é usada a extensão *.ko no comando lsmod, mas sim o nome do módulo que aparece listado com lsmod. Se os comandos forem dados num termial cvirtual como por exemplo o xterm as mensagens: Hello world 1 e Goodbye world 1, não são apresentadas. De facto só são apresentadas numa consola TTY. Podem no entanto ser visualizadas com o comando: dmesg hello: module license 'unspecified' taints kernel. Hello world 1. Goodbye world 1. Note-se que quando o módulo é inserido é apresentada uma mensagem indicando que o kernel pode ter sido corrompido. Havemos de voltar a este assunto no futuro. Numa análise simples do código fonte em hello.c: PIN P02-7/8

8 /* hello.c - The simplest kernel module. */ #include <linux/module.h> /* Needed by all modules */ #include <linux/kernel.h> /* Needed for KERN_ALERT */ int init_module(void) { printk("<1>hello world 1.\n"); return 0; // A non 0 return means init_module failed; module can't be loaded. } void cleanup_module(void) { printk(kern_alert "Goodbye world 1.\n"); } Após a inclusão dos headers necessários para desenvolvimento de módulos, repare-se que o módulo é dividido em duas funções: int init_module(void) e void cleanup_module(void) que respectivamente são chamadas quando o módulo é inserido e quando é removido. Nestas funções é usada a função printk para imprimir as mensagens quando o módulo é inserido e removido. A função int init_module(void) poderia também ser usada para chamar outras funções que, por exemplo, implementassem o device driver. 2.3 Bibliografia Salzman, Peter Jay, Michael Burian and Ori Pomerantz (2005). The Linux Kernel Module Programming Guide, Linux manual pages PIN P02-8/8