linux支持用户态吗（如何构建用户态）

“用户态 Linux” 是什么？它是一种可以在用户态运行的 Linux 内核。（用户态是什么，这里就不解释了）

它有什么用？它用于内核隔离、替代 QEMU/Bochs 来调试 Linux 内核，也可以在低性能设备上代替 KVM 进行虚拟化。

但它也存在一些缺陷，比如不支持 ARM 架构以及多核系统。

编译 Linux 内核

首先通过 git下载 Linux 内核源代码：

git clone --depth 1 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/linux.git

（这里使用了清华大学的镜像站，kernel.org也是可以的。）

然后采用如下步骤编译它：

$ cd linux $ export ARCH=um # 非常重要 设置架构为用户态 $ make defconfig $ 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

经过漫长的编译之后，你获得了一个 vmlinux文件。它和正常的 Linux 内核的区别是，这个vmlinux可以在用户态运行。

准备根文件系统

先别着急启动，先来准备内核所使用的根文件系统。

以下内容以 Debian Linux 为例。

首先安装 debootstrap软件包：

sudo apt install debootstrap

以下命令皆需要 root 权限，先切换到 root 用户：

$ sudo su

然后构建根文件系统，存放在 rootfs文件中：

# dd if=/dev/zero of=rootfs seek=2G # 创建一个 2GB 大小的空 rootfs 文件 2000000000字节（2 GB，2 GB）已复制，0.137825 s，570 MB/s` # mkfs.ext4 rootfs # 将其格式化为 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

然后挂载 rootfs到/mnt下：

# mount rootfs /mnt

在其中创建 Debian Linux 的根文件系统（/）：

# 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.

通过 chroot将其改变为根目录：

# chroot ./

设置 root 密码：

# passwd New password: Retype new password:

然后退出 chroot 环境，并卸载：

# exit # 退出 chroot 环境 # cd .. # umount /mnt # exit # 退出 sudo 环境

设置 rootfs 的所有权为普通用户：

$ sudo chown `whoami` rootfs

这样，这个用户态 Linux 的根文件系统就准备好了。

测试用户态 Linux

然后就可以用这个内核启动了，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

启动后，使用你前面设置的 root 用户/密码登录，便可以进入到用户态 Linux 容器中了。

有别于 Docker，这个容器的内核和宿主的内核是隔离的，可以使用这个容器作为一个调试内核的工具，如：

echo 1 > /proc/sys/kernel/sysrq echo c > /proc/sysrq-trigger

即可手动触发一个“内核恐慌Kernel Panic”错误。

延伸阅读：

• https://www.kernel.org/doc/html/latest/virt/uml/user_mode_linux_howto_v2.html
• https://wiki.archlinux.org/title/User-mode_Linux

作者简介：

calvinlin：一个普通的深圳初中生。

via: https://www.bilibili.com/read/cv15626523

作者：calvinlin编辑：wxy

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