OpenWRT: Sobre o OpenWRT

Mais um artigo da série sobre o OpenWRT.

O OpenWRT é uma distribuição Linux para dispositivos embarcados, como roteadores, funcionado como substituto aos firmwares originais do fabricante. É fruto do código-fonte do firmware da Linksys, baseado em Linux, e publicado sobre a licença GPL.

Com o controle sobre o firmware, o administrador pode explorar todos os recursos do hardware. Pode aproveitar uma porta USB para criar um servidor de impressão. Pode utilizar a wireless como cliente, como uma rede mesh, como ad-hoc ou um access-point (ou tudo isto ao mesmo tempo se o hardware suportar). Queria aproveitar o botão de QSS, que não serve para muita coisa, para algo diferente como desligar a wireless, mudar a potência do sinal? Enfim, se o hardware permite, o software deixa de ser o limitador. Ainda mais se quiser meter a mão em um pouco de shell script ou lua.

Diferentemente da imobilidade dos firwmare originais, o OpenWRT é extremamente expansível. Assim como as distribuições Linux, ele trabalha com pacotes. Os programas, serviços podem ser baixados e instalados, ajustando os recursos disponíveis a necessidade do usuário. A lista de pacotes prontos é extensa. O firmware padrão traz acesso ao roteador por Telnet, por SSH e por uma interface WEB avançada. A interface WEB é suficiente para atender as necessidades da grande maioria dos usuários, mesmo muitos usuários avançados. Para os casos omissos, as configurações podem ser feitas pela console (Telnet, SSH ou mesmo a serial). A documentação na Wiki contempla muitos cenários desde a instalação, recuperação, configurações e hacks. O fórum também é um lugar interessante para pesquisar informações. Os softwares empacotados no OpenWRT são, em geral, os mesmos encontrados nas distribuições Linux, mas com alguns ajustes e compilados para o dispositivo. Então, se precisar de ajuda, a própria documentação padrão do software, quando rodando em um PC, deve se aplicar. E, se tudo mais falhar, ainda pode dar uma olhada no código-fonte. Afinal, tudo no OpenWRT possui código-fonte aberto.

A estrutura do disco difere do que encontramos nas formatações dos discos de um computador. Não existe uma tabela de partição, MBR. Porém, algumas coisas têm sua posição definida. Além disto, podem existir variações em função do fabricante. Existe uma vasta lista de dispositivos descritos na Wiki do OpenWRT que explicam melhor como está organizado o disco de cada equipamento. Vou descrever um exemplo geral:

O início do disco contém o gerenciador de boot. Este pode ser o U-boot, Redboot ou outro qualquer (em geral, os mesmos encontrados em celulares). Na sequência vem o firmware com o kernel, programas e dados e, por fim, em geral uma partição proprietária para configuração ou dados de hardware. A tabela abaixo mostra o layout da flash para o modelo TP-Link WR1043ND encontrado na wiki do openwrt.

TP-Link WR1043ND Flash Layout
Layer0	m25p80 spi0.0: m25p64 8192KiB
Layer1	mtd0 u-boot 128KiB	mtd5 firmware 8000KiB			mtd4 art 64KiB
Layer2		mtd1 kernel 1280KiB	mtd2 rootfs 6720KiB
mountpoint			/
filesystem			mini_fo
Layer3				mtd3 rootfs_data 5184KiB
Size in KiB	128KiB	1280KiB	1536KiB	5184KiB	64KiB
Name	u-boot	kernel		rootfs_data	art
mountpoint	none	none	/rom	/overlay	none
filesystem	none	none	SquashFS	JFFS2	none

O gerenciador de boot é capaz de carregar o firmware de diversas fontes como um servidor TFTP, através da serial ou, como é o usual, da própria memória flash. A interação com o gerenciador de boot normalmente só é possível através da serial ou reconfigurando alguma de suas variáveis ambientes. A operação padrão do gerenciador de boot é carregar o firmware da memória flash e executá-lo.

O firmware é dividido em partes. A primeira parte é composta do kernel Linux do sistema, que possui tamanho variável em função da arquitetura e módulos embutidos. Só para destacar, não existe um arquivo em um sistema de arquivos contendo o kernel, como em um computador. Ele apenas está na posição imediatamente após o gerenciador de boot. Após a sua carga, o kernel busca a raiz do sistema na posição seguinte ao local onde o kernel está armazenado.

A raiz do sistema usa o squashfs, também utilizado em alguns LiveCDs e terminais leves. É uma imagem ROM (somente leitura) e compactada, para economizar o escasso recurso de disco. No caso de um LiveCD, qualquer alteração ao disco é armazenada na memória e perdida ao desligar o computador. No caso do OpenWRT, estas alterações ficam no espaço livre restante após a ROM do squashfs e antes da partição proprietária. Isto é transparente do ponto de vista do administrador. Qualquer parte do disco pode ser alterada. Porém, somente os arquivos alterados serão armazenados na região rootfs_data. Com isto, diferentemente do LiveCD, as alterações serão preservadas.

A estrutura do sistema de arquivos é muito próxima ao encontrado em qualquer unix:

drwxr-xr-x 2     1024 Dec 21 11:10 bin
drwxr-xr-x 5     2060 Jan 8  18:15 dev
drwxr-xr-x 12    1024 Jan 8  18:15 etc
drwxr-xr-x 12    1024 Nov 18 16:23 lib
drwx------ 2  2515968 Dec 21 11:13 lost+found
drwxr-xr-x 2     1024 Dec 21 10:30 mnt
drwxr-xr-x 2     1024 Dec 21 10:30 overlay
dr-xr-xr-x 45       0 Jan 8  18:15 proc
drwxr-xr-x 2     1024 Dec 21 11:09 rom
drwxr-xr-x 2     1024 Dec 21 10:30 root
drwxr-xr-x 2     1024 Dec 21 11:10 sbin
drwxr-xr-x 12       0 Jan 8  18:15 sys
drwxrwxrwt 12     360 Jan 8  19:46 tmp
drwxr-xr-x 6     1024 Nov 18 16:23 usr
lrwxrwxrwx 1        4 Dec 21 11:09 var -> /tmp
drwxr-xr-x 4     1024 Dec 21 10:39 www

Alguns diretórios diferentes podem chamar a atenção. O "rom" aponta para a imagem squashfs original e somente leitura. Se precisar restaurar algum arquivo para o seu original, ele pode ser obtido neste diretório. O "overlay" aponta para a região da flash onde as diferenças estão armazenadas. Não tente alterar os arquivos diretamente neste local. O formato é simples mas específico. Porém, ele serve como um bom local para descobrir onde foi parar aquele espaço livre que você tinha e desapareceu. Também mostra o que foi alterado no disco.

Uma das vantagens desta escolha de estrutura com uma imagem fixa, rom, e as alteracões é que a restauração ao firmware é extremamente simplificada: basta não ler as alterações presentes na "overlay". Mais adiante eu comento como recuperar um roteador após uma mudança que o deixe inacessível.

O diretório "tmp" está montado em uma tmpfs, que é um disco em memória RAM. Em geral, até metade da memória pode ser utilizada para este fim. Neste local ficam os logs, arquivos temporários e demais informações voláteis que serão perdidas quando o sistema for reiniciado. O "var" é apenas um link simbólico para o "tmp".

O "etc" contém arquivos usuais de configuração de um Linux e um diretório "config" específico de configurações do OpenWRT. O "/etc/config" contém arquivos texto com configurações em um formato padrão do OpenWRT. Geralmente, a interface WEB altera apenas estes arquivos presentes no diretório "config". Este é um exemplo de um arquivo de configuração:

config system
        option hostname OpenWrt
        option timezone UTC
config timeserver ntp
        list server     0.openwrt.pool.ntp.org
        list server     1.openwrt.pool.ntp.org
        list server     2.openwrt.pool.ntp.org
        list server     3.openwrt.pool.ntp.org

É comum que os scripts de gerenciamento dos serviços leiam as definições nestes arquivos e, a partir destas, gerem em "/tmp" a configuração do programa a ser executado.

Grande parte dos programas não cria seus próprios arquivos de logs e utilizam o serviço de log do sistema. Os logs do OpenWRT podem ser acessados pelo comando logread.

Jan  8 19:24:24 OpenWrt user.notice ifup: Enabling Router Solicitations on loopback (lo)Jan  8 19:24:24 OpenWrt user.info kernel: eth0: link up, 100Mbps, full-duplex

O formato é o que já encontramos em outros Unix.

Bem, agora podemos partir para a instalação.