第十二章 Linux二进制兼容性

12.1. 简介

FreeBSD提供与Linux®（通常称为Linuxulator）的可选二进制兼容性，允许用户安装和运行未经修改的Linux二进制文件。它适用于x86（32位和64位）和AArch64架构。一些Linux特定的操作系统功能尚未得到支持；这主要发生在特定于硬件或与系统管理相关的功能上，如cgroups或命名空间。

在阅读本章之前，您应该：

• 知道如何【4. 安装其他第三方软件】。

阅读本章后，你会知道：

• 如何在FreeBSD系统上启用Linux二进制兼容性。
• 如何安装其他Linux共享库。
• 如何在FreeBSD系统上安装Linux应用程序。
• FreeBSD中Linux兼容性的实现细节。

12.2. 配置Linux二进制兼容性

默认情况下，未启用 linux(4) 二进制兼容性。

要在启动时启用Linux ABI，请执行以下命令：

xxxxxxxxxx
# sysrc linux_enable="YES"

启用后，可以通过执行以下命令在不重新启动的情况下启动它：

xxxxxxxxxx
# service linux start

这足以使静态链接的Linux二进制文件工作。

Linux服务将加载必要的内核模块，并在 /compat/Linux 下挂载Linux应用程序所需的文件系统。它们可以以与原生FreeBSD二进制文件相同的方式启动；它们的行为几乎与本机进程完全相同，可以用通常的方式进行跟踪和调试。

可以通过执行以下命令检查 /compat/linux 的当前内容：

xxxxxxxxxx
# ls -l /compat/linux/
total 1
dr-xr-xr-x 13 root wheel 512 Apr 11 19:12 dev
dr-xr-xr-x  1 root wheel   0 Apr 11 21:03 proc
dr-xr-xr-x  1 root wheel   0 Apr 11 21:03 sys

12.3. Linux用户区

Linux软件需要的不仅仅是ABI。为了运行Linux软件，必须首先安装Linux用户区。

xxxxxxxxxx
如果只想运行Ports树中已经包含的一些软件，可以通过包管理器安装，pkg(8)将自动设置所需的Linux用户区。
例如，要安装Sublime Text 4及其所依赖的所有Linux库，请运行以下命令：
    # pkg install linux-sublime-text4

12.3.1. FreeBSD包中的Rocky Linux基础系统

要安装Rocky Linux 9用户区，请执行以下命令：

xxxxxxxxxx
# pkg install linux_base-rl9

emulators/linux_base-rl9 将把从Rocky linux 9派生的基础系统放置到 /compat/linux 中。

安装软件包后，可以通过运行以下命令来验证 /compat/linux 的内容，以检查Rocky Linux用户区是否已安装：

xxxxxxxxxx
# ls -l /compat/linux/
total 36
drwxr-xr-x  2 root wheel    512 Oct  9 17:28 afs
lrwxr-xr-x  1 root wheel      7 May 16  2022 bin -> usr/bin
drwxr-xr-x  3 root wheel    512 Oct  9 17:28 dev
drwxr-xr-x 24 root wheel   1536 Oct  9 17:28 etc
lrwxr-xr-x  1 root wheel      7 May 16  2022 lib -> usr/lib
lrwxr-xr-x  1 root wheel      9 May 16  2022 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x  2 root wheel    512 Oct  9 17:28 opt
drwxr-xr-x  2 root wheel    512 Oct  9 17:28 proc
lrwxr-xr-x  1 root wheel      8 Oct  1 03:11 run -> /var/run
lrwxr-xr-x  1 root wheel      8 May 16  2022 sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x  2 root wheel    512 Oct  9 17:28 srv
drwxr-xr-x  2 root wheel    512 Oct  9 17:28 sys
drwxr-xr-x  8 root wheel    512 Oct  9 17:28 usr
drwxr-xr-x 16 root wheel    512 Oct  9 17:28 var

12.3.2. FreeBSD包中的CentOS基础系统

xxxxxxxxxx
随着上游项目的弃用，emulators/linux_base-c7 已被弃用。这意味着 emulators/linux_base-c7将不会收到安全更新。除非需要32位兼容性，否则建议使用Rocky Linux基础系统。

要安装CentOS用户区，请执行以下命令：

xxxxxxxxxx
# pkg install linux_base-c7

emulators/linux_base-c7 将把CentOS 7的基础系统放入 /compat/linux 。

安装软件包后，可以通过运行以下命令来验证 /compat/linux 的内容，以检查是否已安装CentOS用户区：

xxxxxxxxxx
# ls -l /compat/linux/
total 30
lrwxr-xr-x   1 root wheel   7 Apr 11  2018 bin -> usr/bin
drwxr-xr-x  13 root wheel 512 Apr 11 21:10 dev
drwxr-xr-x  25 root wheel  64 Apr 11 21:10 etc
lrwxr-xr-x   1 root wheel   7 Apr 11  2018 lib -> usr/lib
lrwxr-xr-x   1 root wheel   9 Apr 11  2018 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x   2 root wheel   2 Apr 11 21:10 opt
dr-xr-xr-x   1 root wheel   0 Apr 11 21:25 proc
lrwxr-xr-x   1 root wheel   8 Feb 18 02:10 run -> /var/run
lrwxr-xr-x   1 root wheel   8 Apr 11  2018 sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x   2 root wheel   2 Apr 11 21:10 srv
dr-xr-xr-x   1 root wheel   0 Apr 11 21:25 sys
drwxr-xr-x   8 root wheel   9 Apr 11 21:10 usr
drwxr-xr-x  16 root wheel  17 Apr 11 21:10 var

12.3.3. 带有debootstrap的Debian/Ubuntu基础系统

提供Linux共享库的另一种方法是使用 sysutils/debootstrap。这具有提供完整Debian或Ubuntu发行版的优点。

要安装debootstrap，请执行以下命令：

xxxxxxxxxx
# pkg install debootstrap

debootstrap(8) 需要启用 linux(4) ABI。启用后，执行以下命令在 /compat/ubuntu 中安装Ubuntu或Debian：

xxxxxxxxxx
# debootstrap jammy /compat/ubuntu

xxxxxxxxxx
虽然技术上可以安装到/compat/linux中，但由于可能与基于CentOS的软件包冲突，因此不建议安装。相反，从发行版或版本名派生目录名，例如/compat/ubuntu。

输出应类似于以下内容：

xxxxxxxxxx
I: Retrieving InRelease
I: Checking Release signature
I: Valid Release signature (key id F6ECB3762474EDA9D21B7022871920D1991BC93C)
I: Retrieving Packages
I: Validating Packages
I: Resolving dependencies of required packages...
I: Resolving dependencies of base packages...
I: Checking component main on http://archive.ubuntu.com/ubuntu...
[...]
I: Configuring console-setup...
I: Configuring kbd...
I: Configuring ubuntu-minimal...
I: Configuring libc-bin...
I: Configuring ca-certificates...
I: Base system installed successfully.

然后在 /etc/fstab 中设置挂载。

​x
如果应共享主目录的内容并能够运行X11应用程序，则应使用nullfs(5)将/home和/tmp挂载到linux compat区域进行环回。
以下示例可以添加到/etc/fstab中：
​
# Device Mountpoint         FStype Options   Dump    Pass#
devfs   /compat/ubuntu/dev  devfs   rw,late     0       0
tmpfs   /compat/ubuntu/dev/shm tmpfs rw,late,size=1g,mode=1777 0 0
fdescfs /compat/ubuntu/dev/fd fdescfs rw,late,linrdlnk 0 0
linprocfs /compat/ubuntu/proc linprocfs rw,late 0       0
linsysfs /compat/ubuntu/sys linsysfs rw,late    0       0
/tmp    /compat/ubuntu/tmp  nullfs  rw,late     0       0
/home   /compat/ubuntu/home nullfs rw,late      0       0
​
然后执行mount(8)：
    # mount -al

要使用 chroot(8) 访问系统，请执行以下命令：

xxxxxxxxxx
# chroot /compat/ubuntu /bin/bash

然后可以执行 uname(1) 来检查Linux环境：

xxxxxxxxxx
# uname -s -r -m
Linux 5.15.0 x86_64

一旦进入chroot，系统的行为就像正常的Ubuntu安装一样。虽然systemd不起作用，但 service(8) 命令照常工作。

xxxxxxxxxx
要添加默认值中缺少的包存储库，请编辑文件 /compat/ubuntu/etc/apt/sources.list。
对于amd64，可以使用以下示例：
​
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu jammy main universe restricted multiverse
deb http://security.ubuntu.com/ubuntu/ jammy-security universe multiverse restricted main
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-backports universe
multiverse restricted main
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-updates universe multiverse restricted main
​
对于arm64，可以使用其他示例：
deb http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports bionic main universe restricted multiverse

12.4. 高级主题

在 linux(4) 中可以找到所有与Linux相关的 sysctl(8) 旋钮的列表。

某些应用程序需要挂载特定的文件系统。

这通常由 /etc/rc.d/linux 脚本处理，但可以在启动时执行以下命令禁用：

xxxxxxxxxx
sysrc linux_mounts_enable="NO"

rc脚本挂载的文件系统不适用于chroot或jail中的Linux进程；如果需要，请在 /etc/fstab 中配置它们：

xxxxxxxxxx
devfs       /compat/linux/dev       devfs   rw,late 0 0
tmpfs       /compat/linux/dev/shm   tmpfs   rw,late,size=1g,mode=1777 0 0
fdescfs     /compat/linux/dev/fd    fdescfs rw,late,linrdlnk 0 0
linprocfs   /compat/linux/proc      linprocfs rw,late 0 0
linsysfs    /compat/linux/sys       linsysfs rw,late 0 0

由于Linux二进制兼容层已经获得了运行32位和64位Linux二进制文件的支持，因此不再可能将仿真功能静态链接到自定义内核中。

12.4.1. 手动安装其他库

xxxxxxxxxx
对于使用debootstrap(8)创建的基本系统子目录，请使用上面的说明。

如果Linux应用程序在配置Linux二进制兼容性后抱怨缺少共享库，请确定Linux二进制需要哪些共享库并手动安装。

在使用相同CPU架构的Linux系统中， ldd 可用于确定应用程序需要哪些共享库。

例如，要检查 linuxdoom 需要哪些共享库，请在安装了Doom的Linux系统上运行以下命令：

xxxxxxxxxx
% ldd linuxdoom
libXt.so.3 (DLL Jump 3.1) => /usr/X11/lib/libXt.so.3.1.0
libX11.so.3 (DLL Jump 3.1) => /usr/X11/lib/libX11.so.3.1.0
libc.so.4 (DLL Jump 4.5pl26) => /lib/libc.so.4.6.29

然后，将Linux系统输出的最后一列中的所有文件复制到FreeBSD系统上的 /compat/linux 中。复制后，创建指向第一列中名称的符号链接。

此示例将在FreeBSD系统上生成以下文件：

xxxxxxxxxx
/compat/linux/usr/X11/lib/libXt.so.3.1.0
/compat/linux/usr/X11/lib/libXt.so.3 -> libXt.so.3.1.0
/compat/linux/usr/X11/lib/libX11.so.3.1.0
/compat/linux/usr/X11/lib/libX11.so.3 -> libX11.so.3.1.0
/compat/linux/lib/libc.so.4.6.29
/compat/linux/lib/libc.so.4 -> libc.so.4.6.29

如果Linux共享库已经存在，并且其主要修订号与 ldd 输出的第一列匹配，则不需要将其复制到最后一列中指定的文件中，因为现有库应该可以工作。不过，如果共享库是较新版本，建议复制它。只要符号链接指向新链接，就可以删除旧链接。

例如，这些库已经存在于FreeBSD系统中：

xxxxxxxxxx
/compat/linux/lib/libc.so.4.6.27
/compat/linux/lib/libc.so.4 -> libc.so.4.6.27

ldd 表示二进制文件需要更高版本：

xxxxxxxxxx
libc.so.4 (DLL Jump 4.5pl26) -> libc.so.4.6.29

由于现有库的最后一位数字只有一两个版本过期，因此程序仍应使用稍旧的版本。但是，用新版本替换现有的 libc.so 是安全的：

xxxxxxxxxx
/compat/linux/lib/libc.so.4.6.29
/compat/linux/lib/libc.so.4 -> libc.so.4.6.29

通常，在FreeBSD上安装Linux程序的前几次，人们需要寻找Linux二进制文件所依赖的共享库。一段时间后，系统上将有一组足够的Linux共享库，能够运行新安装的Linux二进制文件，而无需任何额外的工作。

12.4.2. Linux ELF二进制文件品牌化

FreeBSD内核使用多种方法来确定要执行的二进制文件是否是Linux的：它检查ELF文件头中的品牌，查找已知的ELF解释器路径并检查ELF注释；最后，默认情况下，无品牌的ELF可执行文件无论如何都被假定为Linux。

如果所有这些方法都失败，尝试执行二进制文件可能会导致错误消息：

xxxxxxxxxx
% ./my-linux-elf-binary
ELF binary type not known
Abort

为了帮助FreeBSD内核区分FreeBSD ELF二进制文件和Linux二进制文件，请使用 brandelf(1) ：

xxxxxxxxxx
% brandelf -t Linux my-linux-elf-binary

12.4.3. 安装基于Linux RPM的应用程序

要安装基于Linux RPM的应用程序，请先安装 archivers/rpm4 软件包或端口。安装后，root可以使用此命令安装 a.rpm：

xxxxxxxxxx
# cd /compat/linux
# rpm2cpio < /path/to/linux.archive.rpm | cpio -id

如有必要，标记（brandelf）已安装的ELF二进制文件。请注意，这将阻止彻底卸载。

12.4.4. 配置主机名解析程序

如果DNS不起作用或出现此错误：

xxxxxxxxxx
resolv+: "bind" is an invalid keyword resolv+:
"hosts" is an invalid keyword

按如下方式配置 /compat/linux/etc/host.conf ：

xxxxxxxxxx
order hosts, bind
multi on

这指定首先搜索 /etc/hosts ，然后搜索DNS。当 /compat/linux/etc/host.conf 不存在时，linux应用程序会在主机系统中使用 /etc/host.conf ，但由于FreeBSD中不存在该文件，它们会发出抱怨。如果未使用 /etc/resolv.conf 配置名称服务器，请删除绑定。

12.4.5. 杂项

有关二进制兼容性如何与Linux®兼容的更多信息，请参阅 FreeBSD中的Linux仿真 文章。