composefs, un filesystem spécialement créé pour les besoins des distributions atomic

Journal du dimanche 19 octobre 2025 à 16:32

Cette note fait partie de la série de notes : "J'ai étudié et testé CoreOS et je suis tombé dans un rabbit hole 🙈".

Note précédente : "Quelques outils CoreOS : coreos-installer, graphe de migration et zincati".

En 2021, Alexander Larsson a initié composefs, un nouveau filesystem. Pour faire simple, composefs permet de monter un filesystem depuis un checkout libostree.

composefs est un filesystem de type "stacking filesystem" qui combine plusieurs technologies :

EROFS : fournit la couche read-only et l'efficacité de stockage
overlayfs : gère la superposition de layers
fs-verity : assure la vérification d'intégrité des fichiers à la volée

Avec libostree seul (sans composefs), les checkout s'appuient sur des hardlinks vers un store central. Cette approche économise de l'espace disque, mais présente deux limitations :

L'utilisateur root peut modifier les fichiers et corrompre le store partagé
Il n'y a pas de vérification d'intégrité lors de l'accès aux fichiers

Grâce à EROFS, un filesystem read-only, la structure de fichier checkout devient immuable, ces fichiers ne sont plus des hardlink.

composefs a l'avantage de pouvoir utiliser différents filesystèmes comme couche de stockage : ext4, XFS, btrfs, etc.

Comme l'explique Alexander Larsson dans ce post de 2022, le second objectif de composefs est d'adresser une limitation de sécurité d'OSTree identifiée par Lennart Poettering : les fichiers gérés par libostree ne sont vérifiés qu'au moment de leur téléchargement, pas lors de leur utilisation.

Grâce à fs-verity (une fonctionnalité du kernel Linux), composefs permet la vérification cryptographique des fichiers à chaque accès (runtime verification). Cette approche peut détecter toute modification ou corruption au moment de l'utilisation du fichier. Je précise que je maîtrise assez mal cette partie sécurité.

Pour approfondir le sujet composefs, je vous conseille l'article lwn "Composefs for integrity protection and data sharing " de décembre 2022 ou encore tous les billets de Alexander Larsson au sujet de composefs, ainsi que ce "OSTree and composefs tutorial" qui m'a aidé à mieux comprendre par la pratique.

composefs a été intégré dans la version 41 de Fedora CoreOS et la version 42 de Fedora Silverblue. Voici une vérification de la présence de composefs sous CoreOS :

stephane@stephane-coreos:~$ ostree --version
libostree:
Version: '2025.4'
Git: 99a03a7bb8caa774668222a0caace3b7e734042e
Features:
- inode64
- initial-var
- libcurl
- libsoup3
- gpgme
- composefs   <==== ici
- ex-fsverity
- libarchive
- selinux
- openssl
- sign-ed25519
- sign-spki
- libmount
- systemd
- release
- p2p

stephane@stephane-coreos:~$ mount | grep -i composefs
composefs on / type overlay (ro,relatime,seclabel,lowerdir+=/run/ostree/.private/cfsroot-lower,datadir+=/sysroot/ostree/repo/objects,redirect_dir=on,metacopy=on)

Note suivante : "L'utilisation de OSTree par Flatpak".

Journaux liées à cette note :

Cette note fait partie de la série de notes : "J'ai étudié et testé CoreOS et je suis tombé dans un rabbit hole 🙈".

Note précédente : "composefs, un filesystem spécialement créé pour les besoins des distributions atomic"

En étudiant libostree, j'ai découvert que Flatpak est construit sur OSTree depuis sa création : voir page Flatpak documentation - Under the Hood.

Flatpak utilise la fonctionnalité pull d'OSTree pour télécharger l'intégralité des applications depuis un repository OSTree, ou des deltas pour les mises à jour. Depuis la version 0.6.0 de 2016, Flatpak supporte aussi le téléchargement au format OCI.

Voici un exemple de repository Flatpak configuré sur mon workspace :

$ flatpak remotes -d

Name    Title                    URL                                    Collection ID Subset Filter Priority Options    Com… Descript… Homepage             Icon
fedora  Fedora Flatpaks          oci+https://registry.fedoraproject.org -             -      -      1        system,oci -    -         -                    -
flathub Fedora Flathub Selection https://dl.flathub.org/repo/           -             -      -      1        system     Sel… Selected… https://flathub.org/ https://dl.flathub.org/repo/logo.svg
flathub Flathub                  https://dl.flathub.org/repo/           -             -      -      1        user       Cen… Central … https://flathub.org/ https://dl.flathub.org/repo/logo.svg

On peut voir que Flathub est un serveur libostree et le registry registry.fedoraproject.org utilise le format OCI.

Sans entrer dans les détails (ce serait trop long pour cette note), libostree est la raison pour laquelle Flatpak est plus performant que Snap basé sur squashfs.
Selon Claude.ia, Flatpak offre par rapport à Snap : un démarrage des applications 2 à 3 fois plus rapide, 60-80% de bande passante en moins sur les mises à jour, et 30-40% d'espace disque économisé.

Note suivante : "Support OCI de CoreOS (image pull & updates)".

Cette note fait partie de la série de notes : "J'ai étudié et testé CoreOS et je suis tombé dans un rabbit hole 🙈".

Note précédente : "Fusion de CoreOS et Atomic Project en 2018".

coreos-installer

L'outil coreos-installer est un composant essentiel de Fedora CoreOS. Il propose différentes méthodes pour installer Fedora CoreOS.

La commande coreos-installer download permet de télécharger tout type de version de CoreOS, sous différents formats, par exemple iso, raw, qemu, cloud image, etc (toutes celles présentes dans la page download).

Ensuite, la commande coreos-installer install permet d'installer la version téléchargée vers un disque. Cette commande est par exemple disponible à la fin du boot d'une image ISO. Contrairement à Fedora Silverblue qui propose d'installer la distribution avec Anaconda, l'installation de CoreOS s'effectue en cli via coreos-installer install.

Ensuite, la commande coreos-installer install permet d'installer la version téléchargée sur un disque. Cette commande est notamment accessible après le démarrage d'une image ISO. Contrairement à Fedora Silverblue qui utilise l'installateur graphique Anaconda, CoreOS s'installe exclusivement en cli via coreos-installer install.

Toutefois, coreos-installer permet de préparer une installation automatique. La commande coreos-installer iso customize modifie une image ISO existante pour y intégrer directement une configuration ignition, rendant l'installation entièrement automatisée au démarrage.

Voici un exemple dans mon playground : atomic-os-playground/create-coreos-custom-iso.sh.

coreos-installer pxe permet aussi d'effectuer une configuration automatique par réseau, via PXE, mais je ne l'ai pas testé.

Graphe de migration de versions

Lors de mes tests d'upgrade de CoreOS à partir d'une ancienne release (environ n-10), j'ai constaté que la transition vers la dernière version ne se faisait pas directement mais nécessitait le passage par des versions intermédiaires.

J'ai découvert que CoreOS maintient un graphe qui définit le parcours d'upgrade requis. Certaines versions intermédiaires doivent être installées pour gérer des breaking changes, comme la migration de configurations.

zincati

Un autre composant important de Fedora CoreOS est zincati, le service responsable de l'exécution des mises à jour automatiques.

zincati décide d'effectuer les mises à jour en fonction du seuil de prudence de déploiement (rollout_wariness) et de la stratégie de mise à jour : immediate ou periodic (plage horaire définie dans la semaine).

CoreOS utilisant par défaut la stratégie immediate, zincati détecte automatiquement les nouvelles releases dès le premier démarrage et lance immédiatement leur téléchargement, suivi d'un redémarrage.

Le téléchargement par deltas rend l'upgrade vers la dernière release très rapide.

zincati permet également de coordonner les mises à jour de plusieurs serveurs, fonctionnalité particulièrement utile dans le contexte d'un cluster Kubernetes. Je n'ai pas encore testé cette fonctionnalité.

Note suivante : "composefs, un filesystem spécialement créé pour les besoins des distributions atomic".

Le 22 septembre, j'ai commencé à explorer CoreOS, sans me douter que j'allais tomber dans un tel rabbit hole 🙈.
J'ai commencé une note qui dépasse maintenant 4000 mots, et après plus de 3 semaines, je ne l'ai toujours pas publiée.

Ce soir, je reviens à la méthode itérative qui me permet de garder la motivation. J'ai décidé de découper cette note en plusieurs petites notes, accessibles depuis cette note qui fait office de sommaire.

Liste en vrac des technologies mentionnées dans ces notes : CoreOS, libostree, rpm-ostree, butane, ignition, zincati, coreos-installer, composefs, OCI, Fedora Silverblue, Atomic OS, bootc, Universal Blue, Flatpak.

Sommaire des notes en lien avec CoreOS :