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[原创] vdfuseloop:支持更多格式虚拟磁盘启动的Linux方式(vdi/vmdk/vhd等)

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发表于 2020-2-2 04:29:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Misty 于 2020-2-2 08:16 编辑

受到 @2011niumao 大佬的启发,近日研究了如何从vhd等虚拟磁盘启动Linux。可以注意到niumao大佬的kloop方案有诸多限制:
1. 仅限VHD
2. VHD必须固定大小
而固定大小的vhd实际上和wubi所使用的raw原始格式并没有任何区别,只不过加了一个header。实际上并不需要kloop,可以手动获取到分区起始位置并使用-o loop, offset=XXXX。所以其实和wubi方案并没有太大差别,都是物理设备 → loop partition → ext4

这明显丧失了虚拟磁盘的快照、 动态容量等各种特性,满足不了需求。经过一段时间的查找,找到国外网友使用vdfuse来支持多种虚拟磁盘读写的方案:
https://unix.stackexchange.com/questions/309900/deploy-linux-into-and-boot-from-vhd/465215#465215

思路:
vdfuse借助开源项目virtualbox的内核模块读写virtualbox支持的格式(至少有vmdk、vhd、vdi),从而挂载出loop,并可以支持动态大小的虚拟磁盘文件。
上面连接中的回答时间很新,所以操作基本都可以正常执行。经过实践,我总结出来了这些步骤

编译安装vdfuse

1. 安装依赖(注:还需要安装svn和git,请自行安装):sudo apt install libfuse-dev virtualbox pkg-config
2. 下载vdfuse: vdfuse年久失修,利用github的fork network追踪功能,发现有一个人将其fork并适配了新版的vbox 6.0.2,仅有少量编译错误需要修改。我已经把编译错误修复:https://github.com/NyaMisty/vdfuse
3. 编译并安装vdfuse:执行这些命令(注:可能需要挂代理)
  • ./autogen.sh
  • ./fetch_vbox_headers.sh
  • ./configure
  • make
  • sudo make install


initramfs-tool方案:
initramfs-tool方案难以解决关机Buffer IO问题,如有高手解决可以考虑共享

4. 修改hooks使得vdfuse工具被包含到initramfs中
sudo gedit /usr/share/initramfs-tools/hooks/vdfuse

  1. #!/bin/sh -e
  2. PREREQ=""
  3. prereqs()
  4. {
  5.     echo "$PREREQ"
  6. }

  7. case "$1" in
  8.     prereqs)
  9.     prereqs
  10.     exit 0
  11.     ;;
  12. esac

  13. . /usr/share/initramfs-tools/hook-functions

  14. copy_exec /bin/ntfs-3g /sbin
  15. copy_exec /usr/local/bin/vdfuse /sbin
复制代码
5. 修改init-top实现自定义文件系统挂载逻辑
sudo gedit /usr/share/initramfs-tools/scripts/init-top/vdfuse

  1. #!/bin/bash -e
  2. PREREQ="udev"
  3. prereqs()
  4. {
  5.     echo "$PREREQ"
  6. }

  7. case "$1" in
  8.     prereqs)
  9.     prereqs
  10.     exit 0
  11.     ;;
  12. esac

  13. if [ ! -z $vdisk ]; then
  14.     mkdir /vdhost
  15.     mkdir /dev/vdhost
  16.     exec -a @ntfs-3g ntfs-3g $host /vdhost/
  17.     exec -a @vdfuse vdfuse -t VMDK -f /vdhost$vdisk /dev/vdhost
  18.     mount -t ext4 $ROOT /root
  19. fi
复制代码
注1:vdfuse的-t参数为虚拟磁盘的格式,请根据自己的虚拟磁盘来配置,支持VMDK/VHD/VDI三个值
注2:此处niumao前辈利用patch ntfs3g实现了防止buffer io的错误,但是实际上可以通过简单的exec传参来让argv[0][0] == "@"。方法来源于https://github.com/systemd/systemd/issues/13981
注3:虽然配置了ntfs3g和vdfuse不被kill,但仍然会出现buffer I/O error,原因不明


6. 修改init-bottom
sudo gedit /usr/share/initramfs-tools/scripts/init-bottom/vdhost
  1. #!/bin/sh -e
  2. PREREQ=""
  3. prereqs()
  4. {
  5.     echo "$PREREQ"
  6. }
  7. case "$1" in
  8.     prereqs)
  9.     prereqs
  10.     exit 0
  11.     ;;
  12. esac
  13. if [ -d ${rootmnt}/vdhost ]; then
  14.     mount -n -o move /vdhost ${rootmnt}/vdhost
  15. fi
复制代码


6. 设置权限
  1. sudo chmod +x /usr/share/initramfs-tools/hooks/vdfuse
  2. sudo chmod +x /usr/share/initramfs-tools/scripts/init-top/vdfuse
  3. sudo chmod +x /usr/share/initramfs-tools/scripts/init-bottom/vdhost
复制代码

7. 生成initramfs,并拷贝initrd.img和vmlinuz
具体方法参见niumao前辈的文章

8.  设置grub参数
这里仅列出grub4dos的参数设置(抄自niumao大佬)
  1. iftitle [ find --set-root --ignore-floppies --ignore-cd  /VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk ] 启动Ubuntu
  2. find --set-root --ignore-floppies --ignore-cd  /VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk
  3. uuid ()
  4. kernel /ubuntuvm-vhd-helper/vmlinuz  root=/dev/vdhost/Partition1 host=/dev/XXXX vdisk=/VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk verbose nomodeset
  5. initrd /ubuntuvm-vhd-helper/initrd.img
复制代码

其中host参数代指vhd所在物理磁盘的分区设备文件路径;
root代指vhd挂载后linux rootfs所在分区(vdfuse挂载后会在/dev/vdhost下形成EntireDisk以及各个分区,如Partition1。一般均为Partition1,即第一个主分区)
vdisk代指vhd所在分区中的路径
kernel和initrd的路径设置为复制出来的路径

此处参数设置错误时或不知道具体值时,可以随便填写,initramfs会自动出错,并弹出shell供诊断。相应的查看各个参数对应信息即可

grub2配置可以根据niumao前辈的配置照葫芦画瓢


dracut方案:
dracut可以在systemd关机后返回initramfs从而得以让我们正确卸载vhd。

(0. 安装dracut:sudo apt install dracut)
1. 同上编译安装vdfuse,然后执行sudo cp /usr/local/bin/vdfuse /usr/bin/vdfuse
2. 下载或克隆https://github.com/NyaMisty/dracut-vdfuseloop
3. 将90vdfuseloop复制到/usr/lib/dracut/modules.d
4. 修改/etc/dracut.conf.d/10-debian.conf,修改hostonly=no,在add_drivers一行前加#注释掉
5. 执行sudo dracut -f生成initramfs
6. 将生成好的/boot/initramfs-XXXXX.img和vmlinuz复制出来供引导
7. 编辑/usr/lib/dracut/dracut-initramfs-restore,找到其中的[[ -f $IMG ]] || IMG="/boot/XXXXXXXXXX",将其对应修改为dracut生成的img的文件名格式,如[[ -f $IMG ]] || IMG="/boot/initramfs-${KERNEL_VERSION}.img"
8. 配置grub参数
  1. iftitle [ find --set-root --ignore-floppies --ignore-cd  /VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk ] 启动Ubuntu
  2. find --set-root --ignore-floppies --ignore-cd  /VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk
  3. uuid ()
  4. kernel /ubuntuvm-vhd-helper/vmlinuz  rw rd.hostdev=UUID=%?% rd.vdisk=/VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk rd.vdloop=/dev/vdhost/Partition1 rd.debug rd.shell verbose nomodeset
复制代码


原理:
vdfuse与kpartx不同,会有进程驻留。vdfuse方案是物理设备 → vdfuse → loop partition → ext4,可以注意到比kpartx多了一级,这导致了systemd默认的卸载方式无法正常卸载掉vhd。
initramfs-tool提供的结构并不能很好的控制systemd,所以我没能实现解决buffer io的问题
dracut相比initramfs-tool与systemd结合更紧密,因而更容易控制systemd对我们挂载点的操作。所以我们得以借助dracut的强大功能解决buffer io error。

1. 用exec -a @ntfs-3g ntfs-3g方法挂载hostdev到/dev/host,避免被systemd关机时杀掉。挂载到/dev下在关机流程会被systemd忽略,从而避免被remount为ro(见systemd/src/core/umount.c/umount.c)
2. 用exec -a方法挂载vdfuse到/dev/vdhost。原理同上
3. 不提供root参数,使用mount hook,从而避免dracut使用systemd的挂载和设备探测功能(systemd对于loop设备支持较差)
4. 进行pre-shutdown hook,关机前按顺序卸载ext4、vdfuse、ntfs,从而避免buffer i/o error


调试方法:
1. initramfs-tool方案调试方法:添加参数: debug systemd.log_level=debug systemd.log_target=kmsg log_buf_len=1M printk.devkmsg=on enforcing=0
2. dracut方案调试方法: 添加参数debug rd.break=pre-shutdown rd.break=shutdown debug systemd.log_level=debug systemd.log_target=kmsg printk.devkmsg=on enforcing=0 log_buf_len=10M verbose nomodeset rd.udev.debug rd.timeout=300 rd.break=initqueue rd.break=pre-mount rd.break=mount






评分

参与人数 2无忧币 +8 收起 理由
2011niumao + 5 很给力!exec命令好!
studyggm + 3 赞一个!

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 楼主| 发表于 2020-2-2 06:42:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 Misty 于 2020-2-5 23:38 编辑

更新:支持VMware快照功能重新从github上下载dracut-vdfuseloop
再将menu.lst更新:
  1. <blockquote>iftitle [ find --set-root --ignore-floppies --ignore-cd  /VMs/LinuxWorkspace/LinuxWorkspace.vmdk ] 启动Ubuntu
复制代码
menu.lst的功能是读取VMware虚拟机配置文件vmx中指定磁盘文件名的地方(图中scsi0:0.filename一行)
PMBA`YV@%`[N6@8GJ7L5ZZH.png
然后将双引号中的磁盘文件名提取出来,传入到内核参数中

需要注意的是如果snapshot传入的参数错误,则可能导致父盘被意外写入,会导致整个磁盘无法使用,所以grub中预留了3秒的时间供用户检查当前磁盘文件名是否正确。
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发表于 2020-2-2 11:39:15 来自手机 | 显示全部楼层
很详细!
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发表于 2020-2-4 22:38:10 | 显示全部楼层
喜欢听大佬们技术分析
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发表于 2020-2-4 23:25:01 | 显示全部楼层
技术贴,标记了
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发表于 2020-2-19 23:00:28 | 显示全部楼层
非常棒的技术贴,收藏
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发表于 2020-2-21 17:48:46 | 显示全部楼层
qemu-img 创建的vhd WINDOWS为什么不能用,有知道的吗?
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发表于 2020-8-27 19:25:45 | 显示全部楼层
请问我以前安装了vbox,已经有vdfuse命令,还要编译安装vdfuse吗?
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发表于 2020-9-1 22:30:00 | 显示全部楼层
很给力! 完全同意
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发表于 2020-10-10 19:24:21 | 显示全部楼层
有个问题就是我每次运行起来报错
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发表于 2020-11-2 20:08:03 | 显示全部楼层
太复杂了,都是程序员之间的讨论,有没有更简单直接可操作性的方案啊。把linux装进VHDX启动。
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发表于 2020-11-3 10:20:11 | 显示全部楼层
没看懂,纯粹支持一下
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发表于 前天 21:53 | 显示全部楼层
66666666666666666666
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发表于 昨天 11:03 | 显示全部楼层

非常棒的技术贴,收藏
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