uml使用详细

1，内核编译：
先说下环境如下，操作系统为CentOS 6.0 64位，除内核被升级为2.6.38.8外，其它基本环境无改变：
[root@localhost uml]# cat /etc/issue
CentOS Linux release 6.0 (Final)
Kernel \r on an \m

[root@localhost uml]# uname -a
Linux localhost.localdomain 2.6.38.8 #5 SMP Sun Aug 19 21:23:53 CST 2012 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

解压配置，就以linux-2.6.38.8为例，因为刚好有这个内核源码压缩包：
[root@localhost uml]# tar xjf linux-2.6.38.8.tar.bz2
[root@localhost uml]# cd linux-2.6.38.8
[root@localhost linux-2.6.38.8]# make ARCH=um menuconfig

选下如下几项：
将以虚拟块设备作为根文件系统，并且我这里提供的根文件系统是ext4的：
Device Drivers —>
[*] Block devices —>
[*] Virtual block device
[*] Always do synchronous disk IO for UBD
File systems —>
<*> The Extended 4 (ext4) filesystem

将以虚拟设备作为网络设备，可根据需要选择，比如如下：
[*] Networking support —>
UML Network Devices —>
[*] Virtual network device
[*] Ethertap transport
[*] TUN/TAP transport
[*] SLIP transport
[*] Daemon transport
[ ] VDE transport
[*] Multicast transport
[ ] pcap transport
[*] SLiRP transport

既然是调内核，这两个选项必不可少：
Kernel hacking —>
[*] Compile the kernel with debug info
[*] Compile the kernel with frame pointers

执行编译：
[root@localhost linux-2.6.38.8]# make ARCH=um
或者只要linux执行文件：
[root@localhost linux-2.6.38.8]# make ARCH=um linux

如果没有错误，那么就算初步成功，否则请参考前面的文章做错误修复：
[root@localhost linux-2.6.38.8]# ls linux -lFh
-rwxr-xr-x. 2 root root 35M Aug 24 14:36 linux*

2，UML执行：
首先需要一个根文件系统，从这个网址：http://fs.devloop.org.uk/下载即可：
[root@localhost linux-2.6.38.8]# cp linux ../
[root@localhost linux-2.6.38.8]# cd ..
[root@localhost uml]# ls
linux linux-2.6.38.8 linux-2.6.38.8.tar.bz2 rootfs
[root@localhost uml]# ./linux ubda=./rootfs mem=256m

正常进入到UML系统，退出输入halt或init 0即可。

3，初次调试内核：
首先找到uml对应的进程，一般会有多个：
[root@localhost uml]# ps uf | grep linux | grep -v grep
root 26897 4.3 5.6 270320 57112 pts/0 S+ 14:48 0:12 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 26904 0.0 5.6 270320 57112 pts/0 S+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 26905 0.4 5.6 270320 57112 pts/0 S+ 14:48 0:01 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 26906 0.0 5.6 270320 57112 pts/0 S+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 26907 0.0 0.1 3776 1516 pts/0 t+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 27058 0.2 0.0 3120 772 pts/0 t+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 27342 0.0 0.0 3152 644 pts/0 t+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 27636 0.0 0.0 3400 664 pts/0 t+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 27663 0.0 0.1 4036 1376 pts/0 t+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
root 27672 0.0 0.1 4056 1768 pts/0 t+ 14:48 0:00 \_ ./linux ubda=./rootfs mem=256m
一般情况下，用gdb attach到主进程即可：
[root@localhost uml]# gdb -p 26897
进入gdb后立即设置：(gdb) set follow-fork-mode parent
因为UML在运行的过程中可能会fork新的子进程（比如UML启动了新的系统服务），如果不做这个设置，会导致gdb跟丢UML。
试试在schedule()函数处下个断点，按c继续后马上被中断（这是当然的）：
(gdb) b schedule
Breakpoint 1 at 0x601ca50f: file kernel/sched.c, line 4017.
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 1, schedule () at kernel/sched.c:4017
4017 if (need_resched())
(gdb) up
#1 0×0000000060012424 in default_idle () at arch/um/kernel/process.c:246
246 schedule();
(gdb) list
241 /*
242 * although we are an idle CPU, we do not want to
243 * get into the scheduler unnecessarily.
244 */
245 if (need_resched())
246 schedule();
247
248 tick_nohz_stop_sched_tick(1);
249 nsecs = disable_timer();
250 idle_sleep(nsecs);
(gdb)

4，网络支持：
以TUN/TAP为例。关于更多的信息可以参考：
http://user-mode-linux.sourceforge.net/old/networking.html
UML可以利用host机器的TUN/TAP虚拟网络设备来创建虚拟网卡与外界通信。这里先在host机器上创建tap设备，创建tap设备需要的应用层工具tunctl可从此处下载：http://sourceforge.net/projects/tunctl/files/

[root@localhost uml]# tar xzf tunctl-1.5.tar.gz
[root@localhost uml]# cd tunctl-1.5
[root@localhost tunctl-1.5]# make
[root@localhost tunctl-1.5]# make install
[root@localhost tunctl-1.5]# tunctl -t tap1
[root@localhost tunctl-1.5]# ifconfig tap1 10.0.0.1

这就在host机器里创建了tap类型的虚拟网络设备，再以如下命令执行UML，从而在UML里创建一个可与该虚拟网络设备通信的网卡eth0：
[root@localhost uml]# ./linux ubda=./rootfs mem=256m eth0=tuntap,tap1,,

在UML里ping host机的tap1的操作：
[root@localhost ~]# ifconfig eth1 10.0.0.2
[root@localhost ~]# ping 10.0.0.1
PING 10.0.0.1 (10.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=67.2 ms
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.338 ms
^C
— 10.0.0.1 ping statistics —
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1569ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.338/33.814/67.290/33.476 ms
[root@localhost ~]#

在host机里ping UML的eth0：
[root@localhost tunctl-1.5]# ping 10.0.0.2
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.411 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.177 ms
^C
— 10.0.0.2 ping statistics —
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1312ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.177/0.294/0.411/0.117 ms
[root@localhost tunctl-1.5]#

可以创建多个tap虚拟网络设备，让UML创建更多的虚拟网卡：
[root@localhost tunctl-1.5]# tunctl -t tap2
[root@localhost tunctl-1.5]# ifconfig tap2 20.0.0.1
再以“./linux ubda=./rootfs mem=256m eth0=tuntap,tap1,, eth1=tuntap,tap2,,”执行UML即可。其它虚拟网络设备，比如ethertap、Multicast、switch daemon、slip、slirp等也都可以利用，这里有一套官方工具：http://user-mode-linux.sourceforge.net/uml_utilities_20070815.tar.bz2。

5，利用uml_switch对UML虚拟机进行组网：
首先，使用uml_switch命令创建三台虚拟交换机：switch1、switchA和switchB，其中：
switch1的网络为10.0.0.0/24，并且其对应的tap1的host ip地址为10.0.0.1，启动和配置方式为：
[root@localhost af]# nohup uml_switch -tap tap1 -unix /tmp/switch1 &
[root@localhost af]# ifconfig tap1 10.0.0.1
switchA的网络为192.168.11.0/24，启动方式为：
[root@localhost af]# nohup uml_switch -tap tapA -unix /tmp/switchA &
switchB的网络为192.168.22.0/24，启动方式为：
[root@localhost af]# nohup uml_switch -tap tapB -unix /tmp/switchB &

接着，启用serverA，使其有两个网卡，一个连接switch1(eth0)，一个连接switchA(eth1)，启动serverA的命令为：
[root@localhost net_simu]# ./serverA/linux ubda=./serverA/rootfs mem=128m eth0=daemon,,unix,/tmp/switch1 eth1=daemon,,unix,/tmp/switchA
执行成功登陆UML系统后，可看到有两个网卡表示正常。

启动serverB，使其也有两个网卡，一个连接switch1(eth0)，一个连接switchA(eth1)，启动serverB的命令为：
[root@localhost net_simu]# ./serverB/linux ubda=./serverB/rootfs mem=128m eth0=daemon,,unix,/tmp/switch1 eth1=daemon,,unix,/tmp/switchB

启动clientA1，使其有一个网卡，连接switchA(eth0)，启动命令为：
[root@localhost net_simu]# ./clientA1/linux ubda=./clientA1/rootfs mem=128m eth0=daemon,,unix,/tmp/switchA

启动clientB1，使其有一个网卡，连接switchB (eth0)，启动命令为：
[root@localhost net_simu]# ./clientB1/linux ubda=./clientB1/rootfs mem=128m eth0=daemon,,unix,/tmp/switchB

启动clientB2，使其有一个网卡，连接switchB (eth0)，启动命令为：
[root@localhost net_simu]# ./clientB2/linux ubda=./clientB2/rootfs mem=128m eth0=daemon,,unix,/tmp/switchB

做网络测试：
在clientB2上ping clientB1和serverB没问题，其它几个switch域内互ping也没问题；
在serverA上ping host机器OK，ping google的DNS服务器不行，那是当然的，需要我们再在host机器上加上NAT才能当UML的数据发送出去，先对host机器做如下设置：

1

2

3

4

5

6

7

[root@www ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

[root@www ~]# iptables -F INPUT

[root@www ~]# iptables -F OUTPUT

[root@www ~]# iptables -F FORWARD

[root@www ~]# iptables -t nat -F POSTROUTING

[root@www ~]# iptables -t nat -F PREROUTING

[root@www ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth3 -s 10.0.0.0/24 -j MASQUERADE

再试试ping google DNS服务器，就已经可以了。

6，试用总结
在2.6内核下（UML自2.6.9开始合入到kernel主线里），UML的使用非常的简单，它能做和不能做的总结如下：
1 调试内核代码流程 √
2 调试业务内核模块逻辑功能 √
3 抓取非硬件导致的oops和宕机 √
4 非法内存或空指针访问 √
5 进程请求资源死锁 √
6 非硬件因素导致的文件/文件系统损坏 √ 文件访问处断点
7 一台实体机器上运行多个UML实例 √
8 模拟复杂的网络环境 √
9 调试UML内普通进程 × 已被UML监控
10 调试intel网卡驱动 × 硬件相关皆无视
11 模拟高性能网络环境 × 网络性能很差
12 捕获SMP条件下才可能出现的问题 × X86_64 SMP待研究

转载请保留地址：http://lenky.info/2012/08/26/uml%e4%bd%bf%e7%94%a8%e8%af%a6%e7%bb%86/ 或http://lenky.info/?p=1890

之前提到过KML，这里描述一下UML，但关于UML的编译和使用不想做过多的介绍，因为官网等都有很多这方面的资料，不过我乐意提供另外一些汇总信息，也是我在编译使用UML过程中遇到的问题，当然限于环境关系，这些问题在另外的环境里不一定就出现，另外的环境里出现的问题我这里可能没有遇到。
一，不错的相关站点：http://user-mode-linux.sourceforge.net/、http://uml.devloop.org.uk/index.html
二，文件系统：http://fs.devloop.org.uk/
三，邮件列表：http://dir.gmane.org/gmane.linux.uml.devel、http://dir.gmane.org/gmane.linux.uml.user
四，UML项目并没有废弃，一直在更新维护，这从邮件列表的活动情况可以看出来，Linux 3.0还有UML的更新：http://kernelnewbies.org/Linux_3.0#head-64b1d7b9dd5fdd57ce0350987108ac475634e5e7
五，在编译和使用UML过程中，可能遇到的问题：
1，找不到文件系统
[ 0.230000] VFS: Cannot open root device “98:0″ or unknown-block(98,0)
[ 0.230000] Please append a correct “root=” boot option; here are the available partitions:
[ 0.230000] Kernel panic – not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(98,0)
解决：首先请确保UML内核编译时已经选上这么几项：
— Block devices
[*] Virtual block device
[*] Always do synchronous disk IO for UBD
其次，如果你的根文件系统是ext4的，请确保选中：
File systems —>
<*> The Extended 4 (ext4) filesystem
其它文件系统类似。
最后，请确保运行uml时带上了ubda或udba这样的选项。
另外几个选项也建议选上：将以虚拟设备作为网络设备：
[*] Networking support —>
UML Network Devices —>
[*] Virtual network device
[*] Ethertap transport
[*] TUN/TAP transport
使用UML大部分是为了调内核，这两个选项必不可少：
Kernel hacking —>
[*] Compile the kernel with debug info
[*] Compile the kernel with frame pointers
2，编译警告：
LD vmlinux.o
MODPOST vmlinux.o
WARNING: vmlinux.o (.__syscall_stub.2): unexpected non-allocatable section.
Did you forget to use “ax”/”aw” in a .S file?
Note that for example contains
section definitions for use in .S files.
GEN .version
解决：http://comments.gmane.org/gmane.linux.uml.devel/12200
—
diff –git a/arch/um/sys-x86_64/stub.S b/arch/um/sys-x86_64/stub.S
index 6d9edf9..20e4a96 100644
— a/arch/um/sys-x86_64/stub.S
+++ b/arch/um/sys-x86_64/stub.S
@@ -1,7 +1,7 @@
#include “as-layout.h”
.globl syscall_stub
-.section .__syscall_stub, “x”
+.section .__syscall_stub, “ax”
syscall_stub:
syscall
/* We don’t have 64-bit constants, so this constructs the address
3，模块插入错误：
[root@localhost ~]# insmod test.ko
[ 3120.390000] test: Unknown symbol memcpy
[ 3120.390000] test: Unknown symbol _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
insmod: error inserting ‘test.ko’: -1 Unknown symbol in module
[root@localhost ~]#
解决：https://dev.openwrt.org/browser/branches/backfire/target/linux/uml/patches-2.6.30/003-fix_memcpy_export_on_x86_64.patch?rev=21295
arch/um/os-Linux/user_syms.c
a b
23 23 EXPORT_SYMBOL(strstr);
24 24 #endif
25 25
26 – #ifndef __x86_64__
++ 26 #if !defined(__x86_64) || (__GNUC__ == 4 && __GNUC_MINOR__ < 3) || (__GNUC__ < 4)
27 27 extern void *memcpy(void *, const void *, size_t);
28 28 EXPORT_SYMBOL(memcpy);
29 29 #endif
_GLOBAL_OFFSET_TABLE_的问题解决：
不要有-fPIC编译选项或者直接设置-fno-pic
https://github.com/LeeDroid-/Flyer-2.6.35/commit/778422912da1042b9febb59a8786718628e93487
-CFLAGS_MODULE = $(MODFLAGS)
+CFLAGS_MODULE = $(MODFLAGS) -fno-pic
4，模块插入错误：
出现另外的错误（如果设置的内存大于等于504M）：
[root@localhost tmp]# insmod test.ko
[ 605.820000] overflow in relocation type 11 val 1a0b93b40
[ 605.820000] `test’ likely not compiled with -mcmodel=kernel
insmod: error inserting ‘test.ko’: -1 Invalid module format
[root@localhost tmp]#
解决：貌似这是UML本身bug，把内核设置为小于504M吧。
5，运行警告：
IRQ 5/eth1: IRQF_DISABLED is not guaranteed on shared IRQs
解决：
http://comments.gmane.org/gmane.linux.uml.devel/12098
—–
— arch/um/drivers/net_kern.c.orig 2009-03-11 21:16:36.000000000 +0100
+++ arch/um/drivers/net_kern.c 2009-03-11 21:16:46.000000000 +0100
-165,7 +165,7 
}
err = um_request_irq(dev->irq, lp->fd, IRQ_READ, uml_net_interrupt,
- IRQF_DISABLED | IRQF_SHARED, dev->name, dev);
+ IRQF_SHARED, dev->name, dev);
if (err != 0) {
printk(KERN_ERR “uml_net_open: failed to get irq(%d)\n”, err);
err = -ENETUNREACH;
6，编译错误：
[root@localhost ~]$ make linux ARCH=um
make[1]: `arch/um/sys-x86_64/user-offsets.s’ is up to date.
CHK include/linux/version.h
CHK include/linux/utsrelease.h
SYMLINK include/asm -> include/asm-um
CALL scripts/checksyscalls.sh
CHK include/linux/compile.h
CC arch/um/os-Linux/mem.o
arch/um/os-Linux/mem.c: In function ‘create_tmp_file’:
arch/um/os-Linux/mem.c:216: error: implicit declaration of function ‘fchmod’
make[1]: *** [arch/um/os-Linux/mem.o] Error 1
make: *** [arch/um/os-Linux] Error 2
[root@localhost ~]$
解决：http://moodlearchive.epfl.ch/2010-2011/mod/forum/discuss.php?d=108781
在对应的源文件里包含即可。
六，UML的网络支持：这个还是比较多的，这在内核选项里可以看到：make menuconfig ARCH=um
[*] Networking support —>
UML Network Devices —>
[*] Virtual network device
[*] Ethertap transport
[*] TUN/TAP transport
[*] SLIP transport
[*] Daemon transport
[ ] VDE transport
[*] Multicast transport
[*] pcap transport
[*] SLiRP transport
但需要如下两个工具：
http://sourceforge.net/projects/tunctl/files/
http://user-mode-linux.sourceforge.net/uml_utilities_20070815.tar.bz2
七，UML对SMP支持：
这个从UML的邮件列表来看，x86 估计是直接支持的：
http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/326919/focus=327289
http://thread.gmane.org/gmane.linux.uml.devel/9298/focus=9301
而x86-64下估计有问题：
http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/326919
http://thread.gmane.org/gmane.linux.uml.devel/12206/focus=12209
http://article.gmane.org/gmane.linux.kernel/235089/match=smp
http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/600015
但我并未做实际验证，所以对此尚且不太清楚。分类: