user mode linux step by step

[louie]

由於最近在研究 uml(user-mode-linux), 基於獨樂樂不如眾樂樂的前提之下,
拿出學習的過程和大家一起分享。

由於英文程度不是很好, 有些東東並不知道作用為何, 就是先給他做了再說,
那位大大看到, 知道原委, 還煩請補充一二。

以下是小弟是在 debian 的 sid 中使用 user mode linux 的, 如果是其他的 testing or
stable, 我想應該也差不多吧。

首先在目前的 kernel 中加入
Network device support -> <M> Universal TUN/TAP device driver support
這樣會產生一個 tun.o 這是 uml 的網路卡介面, 有了這個 uml 就可以連到 internet
去抓 debian 回來安裝了(當然還有其他的介面, 如 ethertap, slip, mcast,
但個人比較喜歡 tun/tap。

安裝 user mode linux
apt-get install user-mode-linux
這樣子就有基本的 uml 環境了

所謂 user mode linux 就是要達到完全由 user 可以全部控制的目的,
但由於掛上網卡介面需要 root 的權限, 所以須要將欲使用 uml 的 user 加入 uml-net
群組。
adduser want_to_use_uml_user uml_net

但如果不想如此, 可以預先由 root 將 tap0 給掛上, 這樣子就可以不用將 user
加入 uml-net 群組了。全部由一般 user 完全控制。

開始安裝 debian, 基本上安裝 debian 是很容易的是, 直接用 debootstrap
即可安裝一套 debian 了, uml 使用 rootstrap 來呼叫 debootstrap 來安裝
debian 到 uml 中
apt-get install rootstrap

修改 /etc/rootstrap/rootstrap.conf
------------------------------------------------------
[global]
fstype=ext2
# 改成你想要的檔案系統, 如果是用 reiserfs
# 當然就要裝
# reiserfsprogs - User-level tools for ReiserFS filesystems

initialsize=150
# 這個 uml 的 image 檔的大小, 以 M/byte 為單位, 建議各位改大一些,
# 因為等一下還要裝 X 的東東哩, 我都是設 5000(約 5G) ^_^。

freespace=0
# 安裝好 uml 後, 要將 image 釋放多少 M/byte, 0 為不調整大小
# 由於安裝時會須要空間存放網路上抓回來的 deb 檔, 所以安裝後實際使用空間會比較小。

[network]
interface=eth0
# 在 uml 機器裡的網卡介面

transport=tuntap
host=192.168.10.1
# 在 host 機器上的 tap0 ip
uml=192.168.10.2
# 在 uml 機器上的 eth0 ip
netmask=255.255.255.252

#host_if=tap0
# 假如是用預先啟動的介面卡, 則需要設這個, 否則必須將該使用者加入 uml_net 群組。

gateway=192.168.10.1
nameserver=168.95.1.1

[debian]
dist=woody
# 此為安裝 woody, 請依個人需求更改

mirror=http://debian.linux.org.tw/debian
# 從那個 debian mirror 安裝
------------------------------------------------------
至於其他沒提到的參數, 可不用管它, 需要者請自行研究。

要讓 uml 的機器連上 internet, 當然還要設 iptable 啦。
iptables --append FORWARD --source 192.168.10.0/24 --jump ACCEPT
iptables --table nat --append POSTROUTING --source 192.168.10.0/24 --jump
MASQUERADE
至於其他的(如 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward) rootstrap 會自動幫你設好

再來小弟於安裝的過程發現無法安裝成功, 研究後發現, 需修改
/usr/lib/rootstrap/modules/debian 中的
debootstrap $opts $dist $TARGET $mirror $script
改成
debootstrap --arch i386 $opts $dist $TARGET $mirror $script
才可正常安裝

執行 rootstrap 開始安裝:
rootstrap root_fs

那個 root_fs 為 uml 的 image 檔案, 可改成任意名稱。

大約過了 20 分鐘, 一個 base system 就裝好了
Using rootstrap module uml from:
/usr/lib/rootstrap/modules/uml
./MAKEDEV: warning: can't read /proc/devices
Using rootstrap module umount from:
/usr/lib/rootstrap/modules/umount
umount: /tmp/target/proc: not mounted
warning: can't open /etc/fstab: No such file or directory
mount: can't find / in /etc/fstab or /etc/mtab
System halted.

雖然不曉得那裡錯誤, 在結束時有錯誤訊息, 不過不影響, 等一下再修改即可。
這時看一下檔案大小:
eagle:/app/uml# ls -l root_fs
-rw-r--r-- 1 louie louie 5242880000 Jun 18 02:54 root_fs

好像滿大的, 我是設 5G, 那不是太佔硬碟空間嗎 ? 其實也沒那麼大,
用以下指令可以看實際的大小:
eagle:/app/uml# ls -ls root_fs
188224 -rw-r--r-- 1 louie louie 5242880000 Jun 18 02:57 root_fs

最前面的那個 188224 就是這個檔案的實際佔用硬碟大小也就是約 188M。(好像太大了些,
之前安裝約 120M 而已。

此時, 我們就可以啟動所安裝好的 linux 了:
linux eth0=tuntap,,,192.168.10.1 ubd0=root_fs

可以看到開機的過程, 然後出現了 6 個 terminal 的畫面, 那就是 uml 的 virtual
console 1-6, 從這裡可以直接用 root 登入, 沒有密碼。 從這裡開始, 就和操作一般的
debian 一樣了。

可是小弟發現, 那個 terminal 的字實在不是普通的小啊, 所以想辦法去修改 xterm 的
resource
可是都改不成功, 或是可以這麼說, 有成功, 但那是直接執行 xterm 才行, 由於 uml
是去呼叫 x-terminal-emulator, 而 x-terminal-emulator 似乎不管我的 ~/.Xresource
或 .Xdefaults, 於是乎乾脆不要用 xterm 了, 在執行 uml 時參數改成
linux eth0=tuntap,,,192.168.10.1 ubd0=root_fs con1=pts con2=pts con3=pts
con4=pts con5=pts con6=pts

這時就不會出現 xterm 的視窗, 開機畫面會出現
Virtual console 1 assigned device '/dev/pts/6'
Virtual console 2 assigned device '/dev/pts/7'
Virtual console 3 assigned device '/dev/pts/8'
Virtual console 4 assigned device '/dev/pts/9'
Virtual console 6 assigned device '/dev/pts/10'
Virtual console 5 assigned device '/dev/pts/11'

開個 terminal 執行 screen 去叫出 /dev/pts/6:
screen /dev/pts/6
會切換到一個黑黑的視窗, 按 enter 就會出現登入畫面。

登入後, 發現由於剛才安裝過程有錯誤訊息, 而且在安裝過程也不會問你 hostname
什麼的, 現在手動修改 /etc/hostname 加入電腦名稱, 並修改 /etc/hosts 對應到 uml 的
ip:
woody:~# cat /etc/hosts
127.0.0.1 localhost
192.168.10.2 woody.louie.idv.tw woody
woody:~# cat /etc/hostname
woody.louie.idv.tw

將 uml 重新開機即一切正常。
這時可再修改 /etc/apt/sources.list, 因為當初安裝時沒有 non-US 和 security 。

陸續將其他的應用程式和 X 有的沒有的安裝好。
此時也可以用 xterm -display 192.168.10.1:0 來控制 uml 了。(先決條件是 host 啟動 X
不可加 -nolisten tcp, 而且要執行 xhost + 192.168.10.2)

但是目前都還只是 console 的執行, 那各位當然也想要在 uml 中使用 X 啦, 當然有
uml 中的 X server 是 Xnest, 所以裝上吧:
apt-get install xnest xbase-clients

要做些小小的修改 /etc/X11/xinit/xserverrc
將原來的那行
exec /usr/bin/X11/X -nolisten tcp
改為
exec /usr/X11R6/bin/Xnest -nolisten tcp -display 192.168.10.1:0

再來執行 startx 即可, 就會在 host 開啟一個視窗, 內容為 uml 中的 X, 怎樣, 不錯玩吧

Xnest 有許多參數, man xnest 吧, 我的指令為
exec /usr/bin/X11/X -nolisten tcp -name Blackbox -geometry 512x384+0+0 -display
192.168.10.1:0

以上就是玩 uml 的過程, 雖然有些 trouble, 但弄出來後還滿有成就感的,
但各位不要以為 uml 就是如此罷了, 這只是 uml 的一小部份而已。

當然要先去 uml 的大本營看看了 http://user-mode-linux.sourceforge.net
debian 中也有整個文件包
apt-get install user-mode-linux-doc

那裡有人在 uml 中裝 suse, slakeware, redhat, mandrake 等等, 有興趣去看看吧

另外, uml 也可模擬多 cpu, 我過我還不會用就是了。
請教各位大大, 那個 kernel-patch-skas 是做什麼用的, 好像沒有這個 patch, uml 也能
run 說。

[louie]

另補上一張圖
ftp://203.69.36.189:4009/Xnest.jpeg

[moto]

讚喔.. .. 有機會也來實作看看..

[louie]

哈哈, 我又來了, 又想到 uml 其他的功能, 補充一下

接著繼續對 uml 做更進一步的操作, 我們除了使用一般的網路服務(telnet, ssh),
如果不想在 uml 中裝上那些服務, uml 還提供了專用的管理工具, uml_mconsole:
apt-get install uml-utilities

在啟動 uml 時, 下參數 umid=xxx :
linux eth0=tuntap,,,192.168.10.1 ubd0=root_fs con1=pts con2=pts con3=pts
con4=pts con5=pts con6=pts umid=woody

等 uml 開起來後, 執行 uml_mconsole
uml_mconsole woody
(woody) help
OK Commands:
version - Get kernel version
help - Print this message
halt - Halt UML
reboot - Reboot UML
config <dev>=<config> - Add a new device to UML;
same syntax as command line
config <dev> - Query the configuration of a device
remove <dev> - Remove a device from UML
sysrq <letter> - Performs the SysRq action controlled by the letter
cad - invoke the Ctl-Alt-Del handler
stop - pause the UML; it will do nothing until it receives a 'go'
go - continueOK Commands:
version - Additional local mconsole commands:
quit - Quit mconsole
switch <socket-name> - Switch control to the given machine
(woody)

鍵入 help 出現可用的指令

halt: 將 uml 給關掉(切記, 這真的是直接 halt, 並沒做 sync 和 unmount 的動作,
所以儘量不用這指令, 重新開機後會做 check disk 的動作)

reboot: 重新開機

config: 這個可好玩了, 可在 uml 開機的狀況下新增 device, 如硬碟。
指令 config ubd1=root_fs_data
用法和 command line 一樣

remove: 拿掉一個 device。
指令 remove ubd1

sysrq: 對 uml 送出鍵值和我們核心如果有開 sysrq 的功能一樣
如 sysrq s 會 sync 所有已掛載的檔案系統
sysrq r 將所有已掛載的檔案系統重新掛載為唯讀
sysrq b 重新開機
其他的有興趣自行研究

cad: 送出 ctrl-alt-del 給 uml(由於在此已有好幾個重新開機的指令了,
而沒有正常關機的指令, 那個 halt 不算, 因為是不正常關機, 所以建議將 uml 中
的 /etc/inittab 的 ctrl-alt-del 功能改為 shutdown -h now, 這樣就可以用 uml_mconsole 來關掉 uml)

stop: 暫停 uml, 不做任何事, 直到收到 go 為止

go: 讓 uml 繼續運作

quit: 結束 uml_mconsole 回到 shell

switch: 如果同時有好幾台 uml 執行, 可切換到另一台 uml
switch sid

在 uml-utilities 中還有好幾個工具, 不過我也還不會用。

使用過 user mode linux 後, 發覺功能滿完整的, 一般我們可以將服務開啟在 uml 中,
就算是 uml 被攻陷了, 也完全不會影響到 host system。

另外, 如果只有需要安裝 linux 的 virtual machine, 倒是可以取代 vmware, 畢竟 uml
可以完全在 console 下跑, 而 vmware 還需要 X Window, 這個對於系統資源來說,
差別滿大的, 雖然說 uml 不能從 fd 或 cdrom 開機 ^_^。

還有, 從 uml 中若要存取 host 的 file system, 除了 ftp, samba, nfs .. 之外,
還有一個最方便的 hostfs, 直接在 uml 中執行:
mount -t hostfs -o /home/ftp hostfs /mnt
即可將 host 中的 /home/ftp 掛到 uml 中的 /mnt 下, 這樣子是不是很方便, 注意, 那個
host 的 path 是放在 -o 之中, 別搞錯了。如要放入 /etc/fstab 為:
hostfs /mnt hostfs /home/ftp,ro,user 0 0

玩到這裡, 各位會不會覺得, 那如果要有很多台 uml, 每個 200M,
那不就會佔用很大的硬碟空間, 實際的狀況會更大。放心, 這個 uml 也幫你想到了, 那就是
COW(copy-on-write) 的功用。

linux eth0=tuntap,,,192.168.10.1 ubd0=root_fs-1-cow,root_fs con1=pts con2=pts con3=pts
con4=pts con5=pts con6=pts umid=root_fs-1

這樣子會建立另一個檔案 root_fs-1-cow, 而所有的修改都會放到 root_fs-1-cow 裡,
而原來的 root_fs 則完全不會被動到。此時可再開另外一台 uml:

linux eth0=tuntap,,,192.168.10.1 ubd0=root_fs-2-cow,root_fs con1=pts con2=pts con3=pts
con4=pts con5=pts con6=pts umid=root_fs-2

進入第二台 uml 後, 修改 ip, 這樣子就馬上變成二台 uml 了, 看看硬碟的使用情況:
bash-2.05b$ ls -ls uml*
126732 -rw-r----- 1 louie louie 157286400 Jun 18 08:52 root_fs
10956 -rw-r--r-- 1 louie louie 157329408 Jun 18 08:35 root_fs-1-cow
16964 -rw-r--r-- 1 louie louie 157329408 Jun 8 17:53 root_fs-2-cow

由於上面的檔案已修改了很多東東, 所以每個 cow 都佔掉十幾M, 如果只修改個 ip,
應該只佔掉幾 k 而已, 但是相對上還是小很多 126+10+16 = 152 使用 cow file 後,
二台也只佔硬碟空間 152M, 但要是使用原來的二個 root_fs 126+126=252, 就要用去 252M
了, 如果更多台 uml, 那差別將更多了。

在使用 cow 之後, 產生了 root_fs-1-cow, 以後就可以直接用 cow 為名稱了, 可將原來的
root_fs 給省略掉。

linux eth0=tuntap,,,192.168.10.1 ubd0=root_fs-2-cow con1=pts con2=pts con3=pts
con4=pts con5=pts con6=pts umid=root_fs-2

有一點要注意的是, 在使用了 cow 之後, 千萬別再回去使用原來的 root_fs,
否則一但修改到原檔案, 這時再用 cow 就無法正常讀取了。

在使用久了之後, 或甚至從 woody 昇級到 sid, 這時 cow 會越來越大,
甚至比原來的還大, 這時就不符合經濟效益了, 沒關係, uml 為你準備了 uml_moo
在供你使用, 將 cow file 和原來的 image 結合成另外一個新的 image:
uml_moo usage:
uml_moo <COW file> <new backing file>
uml_moo -d <COW file>
Creates a new filesystem image from the COW file and its backing
file.
Specifying -d will cause a destructive, in-place merge of the
COW file into
its current backing file
uml_moo supports version 1 and 2 COW files.

執行
uml_moo root_fs-1-cow sid
會產生一個新的檔案, 內容是 root_fs-1-cow 和 root_fs 的結合, 但丟掉不用的東東,
所以 sid 會比 root_fs-1-cow + root_fs 小很多。這樣子就有二個 image 了, root_fs
和 sid。

而
uml_moo -d root_fs-1-cow 則將 root_fs-1-cow 和 sid 的內容結合, 產生新檔並將原來的 root_fs 給覆蓋掉

以上大概就是我所學的了, 其他的改天如有研究出來再跟各位分享。

[evillon]

諸位大哥～小弟按照 louie 大大 ㄉ步驟～
到啟動 X ㄉ時候有點問題

要做些小小的修改 /etc/X11/xinit/xserverrc
將原來的那行
exec /usr/bin/X11/X -nolisten tcp
改為
exec /usr/X11R6/bin/Xnest -nolisten tcp -display 192.168.10.1:0

小弟有作跟大大同樣ㄉ修改
但是執行 startx 出現下面問題

代碼: 選擇全部

Fatal server error:
Unable to open display "192.168.10.1:0".

XIO:  fatal IO error 104 (Connection reset by peer) on X server ":0.0"
      after 0 requests (0 known processed) with 0 events remaining.
Couldnt get a file descriptor referring to the console


小弟確定網路設定正常～可以連到 host

代碼: 選擇全部

uml:~# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
192.168.10.0    0.0.0.0         255.255.255.252 U     0      0        0 eth0
0.0.0.0         192.168.10.1    0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0


在 uml ㄉ虛擬主機上要執行 startx 之前也有先 export DISPLAY=192.168.10.1:0
也有在 host 上執行 xhost + 192.168.10.2

代碼: 選擇全部

debian-xfs:/home/evillon# xhost
access control disabled, clients can connect from any host
INET:192.168.10.2


甚至使用 xhost + 全開也是沒辦法執行 X window system

麻煩各位大大
不曉得小弟漏掉哪一步

[louie]

不曉得那麼久之後，問題解決了沒 ? 一直沒看到這篇文章
是不是 192.168.10.1 那台電腦的 /etc/X11/xinit/xserverrc 裡的
exec /usr/bin/X11/X -nolisten tcp
要改成
exec /usr/bin/X11/X
這樣子 X 才會 listen port 6000, 讓 192.168.10.2 的機器的畫面可以過來

[octapult]

這幾天重新製作 uml 的 root filesystem 的時候，
debootstrap 竟然不能正常完成一個完整的 root filesystem，
於是上網找了其他的方法：

1. 首先下載 Matt Zimmerman 製作好的 Woody root filesystem：

代碼: 選擇全部

wget http://people.debian.org/~mdz/uml/Debian-3.0r2.ext2.bz2


2. 解壓縮 Debian-3.0r2.ext2.bz2：

代碼: 選擇全部

bunzip2 Debian-3.0r2.ext2.bz2


3. 將 Debian-3.0r2.ext2 root filesystem 的容量加大到 1 GB：

代碼: 選擇全部

dd if=/dev/zero of=Debian-3.0r0.ext2 bs=1 count=0 seek=1G
/sbin/e2fsck -f Debian-3.0r0.ext2
/sbin/resize2fs -p Debian-3.0r0.ext2


詳細情形可以參考：
http://www.tuxweb.org/story.html?id=3&area_id=2

小弟只建立一個單純可以編譯 kernel 的 root filesystem，
這個 root filesystem 居然要超過 512 MB

[evillon]

不曉得那麼久之後，問題解決了沒 ? 一直沒看到這篇文章
是不是 192.168.10.1 那台電腦的 /etc/X11/xinit/xserverrc 裡的
exec /usr/bin/X11/X -nolisten tcp
要改成
exec /usr/bin/X11/X
這樣子 X 才會 listen port 6000, 讓 192.168.10.2 的機器的畫面可以過來

感謝大大!
小弟已經解決很久了

[louie]

希望 evillon 兄下次若有其他的問題解決之後，別忘了上來分享一下，讓大家都能夠知道如何解決