如何構建用戶態(tài) Linux
“用戶態(tài) Linux” 是什么?它是一種可以在用戶態(tài)運行的 Linux 內核。(用戶態(tài)是什么，這里就不解釋了)
它有什么用?它用于內核隔離、替代 QEMU/Bochs 來調試 Linux 內核，也可以在低性能設備上代替 KVM 進行虛擬化。
但它也存在一些缺陷，比如不支持 ARM 架構以及多核系統(tǒng)。
編譯 Linux 內核
首先通過 git 下載 Linux 內核源代碼：
git clone --depth 1 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/linux.git
(這里使用了清華大學的鏡像站，kernel.org 也是可以的。)
然后采用如下步驟編譯它：
$ cd linux
$ export ARCH=um # 非常重要 設置架構為用戶態(tài)
$ make defcongig
$ make -j8
LD .tmp_vmlinux.kallsyms1
KSYMS .tmp_vmlinux.kallsyms1.S
AS .tmp_vmlinux.kallsyms1.S
LD .tmp_vmlinux.kallsyms2
KSYMS .tmp_vmlinux.kallsyms2.S
AS .tmp_vmlinux.kallsyms2.S
LD vmlinux
SYSMAP System.map
LINK linux
MODPOST modules-only.symvers
GEN Module.symvers
經過漫長的編譯之后，你獲得了一個 vmlinux 文件。它和正常的 Linux 內核的區(qū)別是，這個 vmlinux 可以在用戶態(tài)運行。
準備根文件系統(tǒng)
先別著急啟動，先來準備內核所使用的根文件系統(tǒng)。
以下內容以 Debian Linux 為例。
首先安裝 debootstrap 軟件包：
sudo apt install debootstrap
以下命令皆需要 root 權限，先切換到 root 用戶：
$ sudo su
然后構建根文件系統(tǒng)，存放在 rootfs 文件中：
# dd if=/dev/zero of=rootfs seek=2G # 創(chuàng)建一個 2GB 大小的空 rootfs 文件
2000000000字節(jié)（2 GB，2 GB）已復制，0.137825 s，570 MB/s`
# mkfs.ext4 rootfs # 將其格式化為 ext4 格式
mke2fs 1.46.5 (30-Dec-2021)
Discarding device blocks: done
Creating filesystem with 76748 1k blocks and 19200 inodes
Filesystem UUID: 9dc7f1f6-8b16-4c64-9e22-94ede327c532
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345, 73729
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
然后掛載 rootfs 到 /mnt 下：
# mount rootfs /mnt
在其中創(chuàng)建 Debian Linux 的根文件系統(tǒng)(/)：
# cd /mnt
# debootstrap sid ./ https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/debian
I: Configuring python-central
I: Configuring ubuntu-minimal
I: Configuring libc-bin
I: Configuring initramfs-tools
I: Base system installed successfully.
通過 chroot 將其改變?yōu)楦夸洠?/p>
# chroot ./
設置 root 密碼：
# passwd
New password:
Retype new password:
然后退出 chroot 環(huán)境，并卸載：
# exit # 退出 chroot 環(huán)境
# cd ..
# umount /mnt
# exit # 退出 sudo 環(huán)境
設置 rootfs 的所有權為普通用戶：
$ sudo chown `whoami` rootfs
這樣，這個用戶態(tài) Linux 的根文件系統(tǒng)就準備好了。
測試用戶態(tài) Linux
然后就可以用這個內核啟動了，只需要一行命令：
$ screen ./vmlinux mem=1G root=/dev/root rootfstype=hostfs hostfs=./rootfs
con=null con0=null,fd:2 con1=fd:0,fd:1
啟動后，使用你前面設置的 root 用戶/密碼登錄，便可以進入到用戶態(tài) Linux 容器中了。
有別于 Docker，這個容器的內核和宿主的內核是隔離的，可以使用這個容器作為一個調試內核的工具，如：
echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq
echo c > /proc/sysrq-trigger
即可手動觸發(fā)一個“內核恐慌Kernel Panic”錯誤。
作者簡介：calvinlin：一個普通的深圳初中生。
