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Sistemi Liberi

User-Mode Linux e la rete

di Stefano Sasso

Condivisione del root_fs

Prima di addentrarci nelle possibili configurazioni di rete con User-Mode Linux affrontiamo un problema che sorge quando si ha la necessità di avere più macchine virtuali che devono avere lo stesso filesystem iniziale. In poche parole vedremo un modo per evitare che per avere più cloni di un filesystem base lo stesso venga copiato brutalmente, occupando così un notevole spazio su disco.

Dato che il filesystem di una macchina virtuale è a tutti gli effetti un file, più accessi concorrenti a tale file lo renderebbero inconsistente. Quindi non è possibile lanciare più macchine virtuali che siano agganciate allo stesso root_fs

La soluzione a questi problemi si presenta usando file gestiti con il meccanismo Copy-On-Write (COW).
La tecnica COW consente di avere un backing file, accessibile in sola lettura e condiviso da tutte le macchina virtuali, e più file COW, ciascuno per ogni macchina virtuale (che rappresentano quindi il root_fs per tali macchine) che contiene solo le modifiche apportate al backing file.

Il comando necessario per avviare una macchina virtuale ed inizializzarne il relativo COW-file è questo:

# ./linux-um ubd0=<cow_file>,</uml/root_fs>

# ./linux-um ubd0=pc1.cow,root_fs
# ./linux-um ubd0=pc2.cow,root_fs

La rete e User-Mode Linux

Come prerequisito occorre che il supporto per la rete virtuale sia stato abilitato in fase di compilazione del kernel (vedi primo articolo della serie) e che siano installate le uml_utilities. Come abbiamo visto invece nel secondo articolo, per "equipaggiare" una macchina virtuale con una scheda di rete virtuale dobbiamo passare il parametro eth<n> al kernel User-Mode. I valori associati a questo parametro andranno a determinare il tipo di scheda di rete virtuale che vogliamo usare. I tipi possibili sono:

• ethertap, TUN/TAP: connettività virtuale tra macchina virtuale e macchina host tramite interfaccia tap
• switch-daemon: connettività solo con le altre macchine virtuali, anche se è possibile usare una macchina virtuale come gateway verso l'host
• slip, slirp: se non sono disponibili ethertap o TUN/TAP o non si dispongono i privilegi di super user
• pcap: interfaccia in modalità read-only, utile se vogliamo usare una macchina virtuale come IDS o come sniffer

Creazione di un hub/switch virtuale

Prima di connettere tra loro le nostre macchine virtuali è necessario creare un hub o uno switch virtuale, al quale le macchine virtuali si connetteranno (sempre virtualmente).
Questo si può fare con il comando uml_switch [opzioni] e i suoi parametri possibili sono:

• -unix : indica il path del socket unix che identifica lo switch
• -hub : fa funzionare lo switch come se fosse un hub, ovvero invia i pacchetti in ingresso a tutte le sue interfacce (necessario se si vuole sniffare il traffico della rete)

# uml_switch -unix /tmp/switch1
# uml_switch -hub -unix /tmp/hub1

Connessione della macchina virtuale all'hub/switch

È molto semplice connettere "fisicamente" la macchina virtuale all'hub/switch di rete appena creato, basta modificare il parametro eth<n> con cui si lancia il kernel User-Mode eth<n>=daemon,,,/tmp/switch1 ricordandoci che comunque è possibile aggiungere più interfaccie virtuali a ogni istanza UML, ed è possibile creare più hub/switch virtuali.

La nostra prima rete virtuale

Cominciamo a creare la nostra prima rete virtuale creando lo switch al quale saranno connesse tutte le macchina virtuali

# uml_switch -unix /tmp/switch

# ./linux ubd0=pc1.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch
# ./linux ubd0=pc2.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch
# ./linux ubd0=pc3.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch
# ./linux ubd0=pc4.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch

pc1# ifconfig eth0 192.168.0.1 netmask 255.255.255.0 up

pc2# ifconfig eth0 192.168.0.2 netmask 255.255.255.0 up

pc3# ifconfig eth0 192.168.0.3 netmask 255.255.255.0 up

pc4# ifconfig eth0 192.168.0.4 netmask 255.255.255.0 up

Rete virtuale con routing verso l'host

Proviamo ora a creare una rete virtuale con un gateway verso l'host.
Iniziamo creando e configurando l'interfaccia tap e le tabelle di routing sul sistema host, poi creiamo lo switch virtuale:

# tunctl
set 'tap0' persistent and owned by uid 0
# ifconfig tap0 192.168.99.254 netmask 255.255.255.0 up
# ip route add 192.168.0.0/24 via 192.168.99.253
# uml_switch -unix /tmp/switch

# ./linux ubd0=virtrouter.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch eth1=tuntap,tap0
# ./linux ubd0=pc1.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch
# ./linux ubd0=pc2.cow,root_fs eth0=daemon,,,/tmp/switch

virtrouter# ifconfig eth0 192.168.0.254 netmask 255.255.255.0 up
virtrouter# ifconfig eth1 192.168.99.253 netmask 255.255.255.0 up
virtrouter# ip route add default via 192.168.99.254
virtrouter# sysctl net.ipv4.ip_forward=1

pc1# ifconfig eth0 192.168.0.1 netmask 255.255.255.0 up
pc1# ip route add default via 192.168.0.254

pc2# ifconfig eth0 192.168.0.2 netmask 255.255.255.0 up
pc2# ip route add default via 192.168.0.254

Per chiunque voglia addentrarsi in quest'argomento consiglio NetKit [1], un front-end a UML per le emulazioni di rete sviluppato dall'Università di Roma 3 e dal LUG Roma 3.

Riferimenti bibliografici

[1] NetKit:
http://www.netkit.org/

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