Когда-то читал статью о выборе файловых систем «чтоб везде-везде работало». В ней в очередной раз увидел жалобы, что Ext4 замечательная файловая система, но на Windows есть только кривые неточные проприетарные драйверы. Но отмотаем ленту ещё на пару лет назад: тогда на Хабре (а в те времена — Гиктаймсе) пролетала новость про LibOS — попытку превратить Linux kernel в обычную библиотеку пользовательского режима. Упор там делался на вынос сетевого стека в user space. Как-то раз я решил поглядеть, а жив ли вообще проект, и в их блоге увидел ссылку на своего рода конкурента — проект Linux Kernel Library (LKL). По сути, это порт ядра, так сказать, на аппаратную архитектуру «библиотека пользовательского режима POSIX / Win32». Чем интересна LKL? Во-первых тем, что она живёт и здравствует, пусть и не в основной кодовой базе ядра. Во-вторых, это более-менее честная поддержка «архитектуры», автоматически делающая доступной бОльшую часть ядра. Более того, прямо в комплекте идут утилиты-примеры: cptofs/cpfromfs, fs2tar, lklfuse. В этой статье мы протестируем LKL на хостовом Linux, заглянем в файл с образом Ext4 (Btrfs, XFS...) без рута и виртуалок и коротко обсудим, как её можно попробовать на Windows. DISCLAIMER 1: Захотите попробовать — делайте бекапы. Если вы захотите проделать такое с разделом с важными данными — на свой страх и риск. Впрочем, здесь хотя бы драйверы будут реально родные. DISCLAIMER 2: Уважайте лицензии. Вероятно, линковка с LKL делает вашу программу GPL'ной. Репозиторий LKL (lkl/linux на GitHub) представляет из себя форк обычного Linux kernel, в котором добавлена поддержка ещё одной архитектуры, в основном мы будет видеть это в каталогах arch/lkl и tools/lkl. Сделаем клон репозитория и попробуем собрать по инструкции. Для экспериментов я буду использовать shallow clone, который содержит не всю историю репозитория, а лишь указанное количество последних коммитов: Пришлось чуточку поправить исходник, но в итоге получилась библиотека tools/lkl/lib/liblkl.so (а ещё — статическая tools/lkl/liblkl.a): А где же системные вызовы, спросите вы. Без паники, они спрятаны за общей точкой входа lkl_syscall. Это такой аналог функции syscall для LKL. В реальной же ситуации в большинстве случаев вы будете использовать типизированные обёртки lkl_sys_<name>. Также мы видим всякие функции для настройки «ядра», добавления в него виртуальных устройств, а также обёртки над «сложными» системными вызовами, в обычной системе предоставляемые libc. Например, есть такой системный вызов getdents, но… «These are not the interfaces you are interested in.» — с порога говорит нам man-страница. В обычных же случаях предполагается использовать стандартную библиотечную функцию readdir (3), но не путайте её с readdir (2) — древним системным вызовом, который на x86_64 даже не реализован. В случае же работы с LKL вам потребуются обёртки lkl_opendir / lkl_readdir / lkl_closedir. Напоминаю, уважайте лицензии. Сам Linux kernel распространяется под GPL2, будет ли программа, дёргающая за относительно публичные интерфейсы LKL считаться производной работой — я не знаю. Что же, давайте попробуем слинковаться с библиотекой. Предполагается, что переменной $LKL присвоен путь до репозитория со скомпилированной LKL. Скомпилируем: И оно работает! Можно даже видеть по timestamp'ам, что ядро не просто «выплюнуло» в консоль этот текст, а красиво постепенно грузилось как настоящее. Давайте теперь попробуем как-то по-настоящему использовать эту библиотеку — всё-таки целое ядро ОС! Попробуем чисто в user space прочитать файл с Ext4-раздела. Причём «родным» драйвером! За основу возьмём tools/lkl/cptofs.c и реализуем только самое необходимое (для наглядности): Обратите внимание на переименованные define'ы с префиксами LKL_ (например, LKL_O_RDONLY): на Linux-хосте они, скорее всего, совпадают с теми, что без префиксов, а вот на других системах — не факт. Ух ты, работает! А что-нибудь более экзотическое? Ой! Хотя, постойте, мы же, наверное, просто не включили в наше ядро-библиотеку поддержку SquashFS! Для себя я выработал такую последовательность команд, которая работает для LKL — возможно, её можно сократить вплоть до традиционного make defconfig, make menuconfig, make. И вуаля! В данном случае, правда, даже перекомпилировать read-file.c едва ли было нужно — библиотека-то динамическая. И действительно, в каталоге tools/lkl лежат cptofs.c, fs2tar.c и ещё много интересного, но оно не собирается! Порывшись в Makefile'ах я обнаружил, что есть некий Makefile.autoconf, который ищет требуемые заголовочные файлы, и Makefile.conf, куда это всё записывается. Так-с, кто-то хочет libarchive, кто-то libfuse — ну что же, поставим libarchive-dev, libfuse-dev (в случае Ubuntu) и пересоберём. Всё равно не получается… А если удалить Makefile.conf… Опа, собралось! Итак, что же теперь у нас есть? Теперь в каталоге tools/lkl у нас есть cptofs, fs2tar и lklfuse. Для начала скопируем cptofs под именем cpfromfs: Как говорится, «Как вы яхту назовёте...». Запускаем... Хмм… Надо посмотреть… Впрочем, для интерактивного использования оно всё равно неудобно, поскольку каждый раз приходится ждать около секунды, пока ядро загрузится. Зато fs2tar работает без проблем: Но самая интересная программа здесь на мой взгляд — это lklfuse: По-моему, впечатляет: можно без рута (но тут зависит от настроек системы) подмонтировать файловую систему через FUSE, поработать с ней, отмонтировать — а потом подключить к хостовому ядру (уже с рутом) и продолжить, как ни в чём не бывало. Мало того, что lklfuse позволяет обычному пользователю подмонтировать раздел с помощью штатного драйвера ядра. Хостовое ядро вообще не обязано быть собрано с поддержкой этой ФС. Да что уж там, не удивлюсь, если это всё точно так же заведётся на OS X. А что же с доступом к линуксовым ФС из других операционных систем? На OS X, думаю, будет попроще: всё-таки она полноценный UNIX, да и поддержка FUSE, вроде, есть. Так что есть надежда, что оно заведётся с ходу. Если нет, я бы посмотрел в сторону проверки того, везде ли в системные вызовы LKL передаются константы с префиксами LKL_, а не их хостовые аналоги. С Windows несколько сложнее: во-первых, там банально может не быть некоторых привычных в мире UNIX библиотек (например, для разбора аргументов командной строки). Во-вторых, нужно понять, как подмонтироваться к хостовому дереву файловых систем. Самое простое было бы — так же через FUSE. Говорят, когда-то был некий Dokan, сейчас тоже что-то есть, но нужно гуглить. Главное, что сама LKL на Windows собирается, нужно только учесть, что ей требуется 64-битный тип long для работы в 64-битном режиме, поэтому не каждый компилятор подойдёт (по крайней мере, так написано в текущем readme проекта). Программист