En Lisex 0.0 tratamos de respetar el diseño del núcleo de Linux tanto como fue posible. Sin embargo, debido a las nuevas características de seguridad, fue necesario agregar y modificar ciertas estructuras y funciones del núcleo. Al hacerlo aplicamos nuestro criterio. En lo que sigue daremos una visión general sobre el diseño del núcleo de Lisex 0.0 y su relación con el diseño del núcleo de Linux.

El documento sobre diseño incluye esta página y la relación que hay entre cada llamada al sistema y cada operación del modelo formal; además se puede encontrar información más detallada sobre el diseño en el manual del programador.

Linux respeta la arquitectura básica de la mayoría de los sistemas operativos: un estrato, capa o componente reune el software a nivel de usuario o software de aplicación, y otro estrato contiene el software del núcleo del sistema operativo (ver figura). Estas dos capas se comunican mediante llamada a procedimiento y memoria compartida. La capa superior (software de usuario) solicita servicios a la capa inferior (núcleo) por medio de la ejecución de llamadas al sistema. El núcleo ejecuta en modo protegido, es decir, el hardware impide que programas en la capa superior accedan a software o datos en la capa inferior de forma arbitraria. Cualquier interacción iniciada en la capa superior debe hacerse ejecutando llamadas al sistema. Lisex 0.0 respeta este modelo arquitectónico.

El núcleo puede dividirse en sub-sistemas (administración de memoria, administración de procesos, sistema de archivos, etc.) los que se forman dividiendo en grupos o conjuntos las llamadas al sistema. Esta división en algunos casos no es clara ni precisa (por ejemplo, algunas funciones de administración de procesos pueden accederse a través del sistema de archivos). A nivel de código fuente, estos sub-sistemas se representan por medio de uno o más archivos .c y .h, en algunas ocasiones ubicados en diferentes directorios (por ejemplo, el directorio fs contiene todos los archivos .c y .h relativos al sistema de archivos).

En el interior de cualquiera de estos sub-sistemas, es decir inaccesibles de forma directa desde el espacio de usuario, encontramos funciones auxiliares y estructuras de datos. Las estructuras de datos rara vez están ocultas detrás de una interfaz abstracta (en general por cuestiones de eficiencia aunque en varias ocasiones ambas cualidades, eficiencia y abstracción, podrían combinarse).

	Esquema de los componentes del diseño del núcleo de Linux. Se muestran los TADs incluidos en el desarrollo de Lisex. Las flechas indican los patrones más usuales de llamadas a funciones. El esquema no pretende ser completo sino sólo mostrar los componentes de interés para el presente documento.

Como ya hemos dicho, Lisex 0.0 es una modificación del núcleo de Linux restringida al sistema de archivos por lo que nos concentraremos es este sub-sistema específico.

El sistema de archivos de Linux puede dividirse en varios componentes: VFS y un componente por cada sistema de archivos registrado ante el VFS (ver figura). Uno de los tipos principales de sistemas de archivos que se registran ante el VFS está constituido por los sistemas de archivos reales o físicos. Otros, pueden ser sistemas de archivos como /proc que usan el poder de VFS para organizar y hacer accesible información que no será, en general, persistente. El sistema de archivos real o físico más usando en Linux es EXT2.

En términos generales, los sistemas de archivos físicos o reales se encargan de la administración de archivos y directorios a bajo nivel en contacto directo con los dispositivos de almacenamiento, mientras que el VFS se encarga de mostrar una representación e interfaz común de todos los sistemas de archivos que se han registrado (por ejemplo, abrir un archivo almacenado en un sistema de archivos tipo FAT es, para las aplicaciones, indistinto de abrir un archivo almacenado en EXT2 pues en ambos casos la aplicación se comunica con VFS y no con cada sistema de archivos particular).

El conector que conecta VFS con los sistemas de archivos reales es llamada a procedimiento y en menor medida memoria compartida.

Lisex 0.0 introdujo cambios a nivel de VFS y EXT2. Estos cambios incluyen adición y modificación de llamadas al sistema, funciones auxiliares, y estructuras de datos. En las secciones siguientes se hará referencia únicamente a las adiciones pues son estas las que alteran el diseño; las modificaciones a componentes existentes se describen con detalle en el manual del programador.

Lisex 0.0 expande el sistema de archivos agregando las siguientes llamadas al sistema:

	sys_acladd(), agrega permisos a un usuario o grupo en la ACL de un archivo o directorio.
	sys_acldel(), elimina permisos de un usuario o grupo en la ACL de un archivo o directorio.
	sys_oscstat(), retorna la clase de acceso de un archivo o directorio.
	sys_chobjsc(), modifica la clase de acceso de un archivo o directorio.
	sys_aclstat(), retorna la ACL de un archivo o directorio.
	sys_aclfstat(), retorna la ACL de un archivo o directorio abierto.
	sys_chsubsc(), cambia la clase de acceso de un usuario.
	sys_sscstat(), retorna la clase de acceso de un usuario.

Para más detalles ver: el capítulo 2 del documento sobre diseño, la especificación, y el manual del programador.

No se agregaron funciones auxiliares a nivel de EXT2. Las funciones auxiliares a nivel de VFS que se agregaron son las siguientes:

	may_open(), determina si un archivo puede ser abierto por un proceso o no, usa permission() y mac_permission(); es usada por do_execve(), may_delete(), may_create(), sys_setuid() y open_namei().
	acl_chmod_ok(), calcula si se puede realizar sys_chmod(); es usada por sys_chmod().
	is_open(), determina si un archivo está abierto o no; es usada por sys_acladd(), sys_acldel(), sys_hobjsc(), sys_chmod(), sys_chown() y sys_lchown().
	mac_permission(), implementa seguridad MAC y MLS; es usada por may_open().
	cp_aclstat(), carga en una estructura los datos de la ACL de un archivo o directorio; es usada por sys_aclstat() y sys_aclfstat().
	logged(), determina si un usuario está corriendo algún proceso o no; es usada por sys_chsubsc().

Más detalles se pueden encontrar en el manual del programador. Además se debe tener en cuenta que se agregaron otras funciones auxiliares como parte de varios tipos abstractos de datos que se detallan en la sección siguiente.

Lisex 0.0 introduce cuatro tipos abstractos de datos que se detallan más abajo. Por TAD entendemos una estructura de datos mas un conjunto de sub-programas; la estructura sólo puede ser accedida por los sub-programas. La estructura de datos suele denominarse el secreto del TAD y los sub-programas la interfaz; se dice que este estilo de diseño impone el principio de ocultación de la información (information hiding). Dado que el lenguaje de implementación del núcleo de Linux es C no es posible imponer el principio de ocultación de información en tiempo de compilación, como se haría en C++ por ejemplo. En otras palabras, es posible escribir código que modificara o consultara el estado del secreto de un TAD sin usar la interfaz. La única forma de imponer el principio es con disciplina de programación, es decir, los programadores acuerdan usar la interfaz y sólo esta para acceder los secretos de los TADs.

Los TAD que se definieron son los siguientes:

	vfs-acl, cuyo secreto es la implementación de las ACL a nivel del VFS y provee funciones para calcular el modo UNIX a partir de una ACL, inicializar una ACL, establecer los permisos de un usuario o grupo, etc.
	sc, que oculta la representación de las clases de acceso y provee funciones para obtener y establecer el nivel y las categorías de una clase de acceso, comparar dos clases de acceso, etc.
	acl_entry, cuyo secreto es la representación de la terna (U_G_ID, type, mode) a nivel de VFS, cada una de las cuales codifica el modo (mode) de un usuario (U_G_ID) o grupo (U_G_ID) según lo indica type; y provee funciones para alterar y consultar el estado de cada terna.
	subjectsc, que oculta la forma precisa en que se almacenan las clases de acceso de los usuarios y provee funciones para inicializar una clase de acceso, obtener y establecer la clase de acceso de un usuario, etc.
	ext2_acl_entry, semejante a acl_entry pero a nivel de EXT2.

Más detalles pueden encontrarse en el manual del programador.