Arch Linux 上的用户态 Linux (Usermode Linux) 调教指南

其实去年的这个时候就在玩儿这个了，那时候 BBR 还在主线，想用 UML 来充分利用一下 OpenVZ VPS。据说早期的 Linode 就是用这个方法搞虚拟化卖 VPS 的。

然而就像 ArchWiki 的警告栏中描述的一样，这是个 Dead project， last activity in 2007。尽管如此，我们还是可以基于最新的 Linux 源代码运行它。

编译

AUR 里的 linux-usermode 包的 PKGBUILD 有点年久失修，本来就应该像一般的内核编译过程一样，只不过加上 ARCH=um 表示需要编译用户态内核，几行命令就够了。

export ARCH=um
make defconfig
make prepare
make vmlinux modules

但是由于 glibc 的问题，在 Arch Linux 上直接这样编译会报下面这样的错误。

arch/um/os-Linux/signal.c: In function ‘hard_handler’:
arch/um/os-Linux/signal.c:163:22: error: dereferencing pointer to incomplete type ‘struct ucontext’
  mcontext_t *mc = &uc->uc_mcontext;
                      ^~
make[1]: *** [scripts/Makefile.build:315: arch/um/os-Linux/signal.o] Error 1
make: *** [Makefile:1025: arch/um/os-Linux] Error 2

解决方法参考这里，把 patch 打上就好啦。

当然你还可以试试我写的 PKGBUILD ，默认会加上 bbr ~~因为这才是最开始的目的~~ ，不想这样改的话清空掉 extra_config 就好啦。

按上面的方法编译完成的话，你会得到这两个东西。

一个是内核 vmlinux ，如果用 PKGBUILD 的话会生成一个叫 linux-usermode 的包。

另一个是可用的内核模块 modules ，对应的包是 linux-usermode-modules 。

我们通常把内核和内核模块一起打包，但是现在我们必须要分开它们，因为它们会被安装在不同的地方。

配置

安装

其实把编译好的 vmlinux 复制到宿主机上就好啦。如果你像我一样觉得还是用包管理器更清真一些，那只需要在宿主机上安装 linux-usermode 这个包。 module 不需要安装到宿主机的文件系统。

配置 rootfs

首先得有个镜像文件作为 rootfs ，不想太占硬盘又怕分得太小不够装的话就用稀疏文件吧。 dd 和 truncate 都是很棒的工具。

$ dd of=rootfs.img bs=1M seek=20480 count=0
记录了0+0 的读入
记录了0+0 的写出
0 bytes copied, 1.8298e-05 s, 0.0 kB/s

### 或者使用 truncate
$ truncate -s 20G rootfs.img

使用 mkfs 在这块空白的镜像文件上创建你喜欢的操作系统，一般来说用 ext4 就好啦。

然后就是挂载这个镜像并装入系统啦，装系统什么的自己围观 ArchWiki 就好。其它发行版应该也都没问题。当然内核和配置启动就不需要了。

几件小事

首先 arch-chroot 进到你的 rootfs 里面。

修改启动时的 tty

当然你也可以在启动后用 screen 连上去。

systemctl enable [email protected]
systemctl disable [email protected]

重新挂载 rootfs 为可写

用户态内核会将 rootfs 挂为只读，但是我们可以加个 systemd-unit 重新挂载一下

[Unit]
Description=Remount rootfs as rw

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/mount -o remount,rw /

[Install]
WantedBy=getty.target

然后 enable 它就好。

haveged

看起来随机数生成器并不能正常工作，所以还是装上这个然后 systemctl enable haveged 。

安装模块

实际上 linux-usermode-modules 这个包是装在 rootfs 里而不是宿主机上的，这样 modprobe 才能找到内核模块并加载它们。这也就是我们必须把用户态内核与它的模块分开打包的原因。 ~~其实没有内核模块不也一样跑。~~

网络

参考 Gentoo Wiki 。

其实就是简单地用 iptables 做个 NAT 。

sudo modprobe tun
sudo modprobe iptable_nat
sudo systemctl start iptables
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE

记得把 eth0 换成你自己上网用的那个端口。

然后给 UML 划个 IP 段，比如我用的是 192.168.210.0/24。然后宿主机这边的 IP 用 192.168.210.1， UML 那边用 192.168.210.101。

然后 arch-chroot 到 UML 的 rootfs 里加上网络配置，直接写静态 IP 就好。我习惯用 netctl ，当然 systemd-network 应该都能工作。

Description='Network for Usermode Linux with NAT'
Interface=eth0
Connection=ethernet
IP=static
Address=('192.168.210.101/24')
Gateway='192.168.210.1'
DNS=('192.168.1.1')

走之前记得顺手 enable 了它。

启动

启动自然就是一条命令的事情。

vmlinux \
    ubd0=rootfs.img \
    eth0=tuntap,,,192.168.210.1 \
    mem=512M

配置的写法基本上就是 设备名=参数 的形式， eth0 后面接的是宿主机上打算给 NAT 用的网关 IP 。启动后会在宿主机上自动产生一个 tap0 接口并添加路由表。

Haruue Icymoon