User-Mode Linux

O User-Mode Linux (UML) é um monitor de máquinas virtuais convidado, que executa como um processo sobre um sistema nativo Linux. Ele recria um sistema Linux completo a partir de uma imagem de sistema em disco. O UML é um projeto Open Source, que integra o núcleo oficial Linux a partir da versão 2.6.

No UML, cada máquina virtual é vista como um processo do sistema Linux nativo subjacente. Esse processo contém internamente o monitor de máquina virtual, o núcleo (kernel) convidado e os processos da máquina virtual. Todos os dispositivos físicos usados dentro da máquina virtual são virtualizados a partir de recursos do sistema nativo:

• Os discos da máquina virtual correpondem a arquivos no sistema nativo;

• As interfaces de rede virtuais são providas por daemons executando no sistema nativo;

Os usuários e processos da máquina virtual são distintos dos usuários e processos do sistema nativo; por isso, cada usuário pode ser root de suas máquinas virtuais, sem prejuízo para a segurança do sistema.

Ambiente de testes

Todos os passos foram realizados no Ubuntu 8.04 64 bits. O equipamento utilizado foi um Dell Vostro 1500 com:

• Processador Intel 2.2 (T7500)
• 4 GB de memória
• 160 GB de disco

Preparação do Kernel

• Baixar o último kernel.
• Descompactar.
• Preparar o kernel com configurações padrões:
  

  make ARCH=um defconfig

• Entrar no kernel e desabilitar algumas coisas (suporte a módulo, som, sistemas de arquivos não utilizados, etc). Caso você não se sinta confortável em alterar alguma configuração, este passo pode ser pulado.
  

  make ARCH=um menuconfig

• Compilar:
  

  make ARCH=um linux

• Diminuir o tamanho do executável (retirar informações de compilação):
  

  strip linux

Preparação da imagem

• Criar o arquivo:
  

  dd if=/dev/zero of=ubuntu-root bs=1024K count=1000

• Formatar a imagem:
  

  mkfs.ext3 ubuntu-root

• Criar o diretório root (que será utilizado para montarmos a imagem):
  

  mkdir root

• Montar a imagem neste diretório:
  

  sudo mount -o loop ubuntu-root root

• Instalar o pacote debootstrap (pular se já estiver instalado):
  

  sudo apt-get install debootstrap

• criar uma imagem do Ubuntu Gutsy 64 bits:
  

  sudo debootstrap –arch amd64 –verbose hardy root http://archive.ubuntulinux.org/ubuntu

• Criar uma cópia de segurança da imagem, para não precisar repetir o passo anterior:
  

  sudo umount root
  cp ubuntu-root ubuntu-root.bkp
  sudo mount -o loop ubuntu-root root

Configuração da imagem (o diretório root está montado em /home/marcos/uml/root)

• Arquivo /etc/fstab (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  # UNCONFIGURED FSTAB FOR BASE SYSTEM
  /dev/ubd0 / ext3 defaults 0 1
  proc /proc proc defaults 0 0

• /etc/hostname (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  uml_laureano

• /etc/hosts (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  127.0.0.1 localhost uml_laureano

• /etc/network/interfaces (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  # Used by ifup(8) and ifdown(8). See the interfaces(5) manpage or
  # /usr/share/doc/ifupdown/examples for more information.
  auto lo
  iface lo inet loopback

• /etc/apt/sources.list (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  # Ubuntu supported packages
  deb http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy main restricted
  deb http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy-updates main restricted
  deb http://security.ubuntu.com/ubuntu hardy-security main restricted

  deb-src http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy main restricted
  deb-src http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy-updates main restricted
  deb-src http://security.ubuntu.com/ubuntu hardy-security main restricted

  # Ubuntu community supported packages
  deb http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy universe multiverse
  deb http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy-updates universe multiverse
  deb http://security.ubuntu.com/ubuntu hardy-security universe multiverse

  deb-src http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy universe multiverse
  deb-src http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy-updates universe multiverse
  deb-src http://security.ubuntu.com/ubuntu hardy-security universe multiverse

  # Ubuntu backports project
  deb http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy-backports main restricted universe multiverse
  deb-src http://br.archive.ubuntu.com/ubuntu hardy-backports main restricted universe multiverse
  

• /etc/securetty (para login seguro), (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  mv securetty securetty.old

  Criar o arquivo com o conteúdo abaixo:
  tty0
  ttys/0
  

• Criar device no /dev (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  sudo mknod –mode=660 ubd0 b 98 0
  sudo chown root:disk ubd0

• Criar um usuário dentro da imagem:
  

  sudo chroot /home/marcos/uml/root
  adduser laureano (e responder a questões)

  grouapp admin
  usermod -a -G admin laureano
  

  visudo (incluir a linha:)
  # habilita aos membros do grupo admin ter acesso como root
  %admin ALL=(ALL) ALL
  

  exit (finaliza o chroot)

• Criar o arquivo /etc/event.d/tty0 (montado no diretório /home/marcos/uml/root):
  

  # tty0 – getty
  #

  start on runlevel 2
  start on runlevel 3
  start on runlevel 4
  start on runlevel 5

  stop on shutdown

  respawn
  exec /sbin/getty 38400 tty0

• Desmonstar a imagem e fazer uma cópia de segurança:
  

  sudo umount root
  cp ubuntu-root ubuntu-root-preparado.bkp

Instalação da rede

• Instalar o pacote uml-utilities
  

  sudo apt-get install uml-utilities

Configuração da rede no host

• Criar a interface virtual para qualquer um ter acesso:
  

  sudo /usr/sbin/tunctl -u nobody

• Configurar a interface criada:
  

  sudo /sbin/ifconfig tap0 10.0.0.1 down
  sudo /sbin/ifconfig tap0 10.0.0.1 up

• Executar o daemon do uml_utilities (permitir as interfaces eth1 até ethN):
  

  sudo /usr/bin/uml_switch -hub -tap tap0 -daemon >/dev/null 2>&1

• Permitir que qualquer usuário posso se conectar ao daemon:
  

  sudo chmod ugo+w /tmp/uml.ctl

Lançar a máquina virtual

• ./linux ubd0=vm0,ubuntu-root eth0=daemon eth1=mcast,,224.4.0.1,,5 eth2=mcast,,224.4.0.2,,5

Onde:

• ubd0=vm0,ubuntu-root : cria uma imagem espelho (vm0) da imagem principal (ubuntu-root), todas as alterações serão gravadas na imagem espelho (conhecida como qcow).
• eth1=daemon : conexão com daemon
• eth1=mcast,,224.4.0.1,,5 eth2=mcast,,224.4.0.2,,5 : permite adicionar mais 2 interfaces de na imagem convidada. O eth1 está ligada a um switch virtual onde estão ligadas as interfaces eth1 de todas as outras máquinas virtuais; esse switch não está ligado a nenhuma interface real. O eth2 está ligada a um switch virtual onde estão ligadas as interfaces eth2 de todas as outras máquinas virtuais; esse switch não está ligado a nenhuma interface real.

Configuração da rede no guest

• Utilizar o usuário root ou o usuário criado anteriormente (neste caso é necessário utilizar o comando sudo para execução dos comandos)
• Configurar a interface eth0:
  

  ifconfig eth0 10.0.0.2 up
  route add default gw 10.0.0.1
  ping 10.0.0.1 (verifica o acesso com o host)

Mais sobre configuração de rede no Linux.

Agradecimentos ao professor Maziero que passou as dicas de configuração do daemon.