Linux 内核调试3－UML网络配置

UML支持多种方式的网络，一般使用tap/tun模拟UML虚拟机中的eth0驱动，仅仅这种方式也能分为桥接和NAT等等，手工配置网络也有助于理解网络的运行方式。

根据官方文档 Simple UML Networking 下载 uml_utilities ，其实也就使用了一个工具 tunctl，这个工具很简单，就是启动 tun 驱动，首先得先查看是否加载 tun 驱动，当然首先需要有root权限：

# 查看用户 ID （tunctl 使用）
[cpp@dark tunctl]$ id
uid=500(cpp) gid=500(cpp) groups=500(cpp) context=unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023

# 切换管理员权限
[cpp@dark tunctl]$ su
Password:

# 查看tun驱动是否加载
[root@dark tunctl]# lsmod | grep tun

# 没有则加载tun驱动
[root@dark tunctl]# modprobe tun

# 再次查看
[root@dark tunctl]# lsmod | grep tun
tun                    13014  0

# 查看普通用户是否有读写tun设备权限
[root@dark tunctl]# ls /dev/net/tun -l
crw-rw-rw-. 1 root root 10, 200 Dec  8 11:19 /dev/net/tun

# 启动tun，设置用户ID
# 随后驱动以tap模式启动，设备为 tap0
[root@dark tunctl]# ./tunctl -u 500
Set 'tap0' persistent and owned by uid 500

# 查看所有网卡状态，可以看到已经有tap0接口
[root@dark tunctl]#ifconfig -a
eth1      Link encap:Ethernet  HWaddr 08:00:27:54:D1:F5
          inet addr:10.33.33.34  Bcast:10.255.255.255  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe54:d1f5/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:555523 errors:13 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:70630 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:424000963 (404.3 MiB)  TX bytes:4827144 (4.6 MiB)
          Interrupt:19 Base address:0xd020

lo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1
          RX packets:102 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:102 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:13444 (13.1 KiB)  TX bytes:13444 (13.1 KiB)

tap0      Link encap:Ethernet  HWaddr DA:47:96:23:59:AA
          BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:500
          RX bytes:0 (0.0 b)  TX bytes:0 (0.0 b)

# 激活tap网卡并设置IP地址
[root@dark cpp]# ifconfig tap0 192.168.33.33 up

# 完毕后删除网卡可使用命令
[root@dark tunctl]# ./tunctl -d tap0

到这里已经设置好tun/tap网卡，接下来启动UML虚拟机并且配置网络：

# 启动UML虚拟机，设置网卡为tap
[cpp@dark linux-2.6.36]$ ./linux eth0=tuntap,tap0 ubda=Gentoo-10.0-AMD64-root_fs

# 启动过程中出现
eth0: broadcasting for a lease
eth0: timed out
# 说明并没有连通网络

# 启动虚拟机后检测网卡配置
eth0: broadcasting for a lease
eth0: timed out
eth0: trying to use old lease in `/var/lib/dhcpcd/dhcpcd-eth0.lease'
localhost ~ # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr b2:9d:a5:12:b9:45
          inet addr:169.254.186.160  Bcast:169.254.255.255  Mask:255.255.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:9 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:1578 (1.5 KiB)
          Interrupt:5

lo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

可以看到UML虚拟机已经有网卡配置，但是并无法连通网络。连通网络有几种方式，像virtualbox等虚拟机的NAT和桥接等等，按照UML这种设计方式，应该可以配置出来任意类型，这里尝试配置桥接模式：

# 设置IP路由转发
[root@dark linux-2.6.36]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
[root@dark linux-2.6.36]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tap0/proxy_arp

# 创建网桥 （brctl 位于 bridge-utils 软件包）
[root@dark linux-2.6.36]# brctl addbr br0
# 把 eth1 和 tap0 加入网桥
[root@dark linux-2.6.36]# brctl addif br0 eth1
[root@dark linux-2.6.36]# brctl addif br0 tap0

# 修改br0网桥的网络配置并激活
[root@dark linux-2.6.36]# ifconfig eth1 10.33.33.35 up
[root@dark linux-2.6.36]# ifconfig tap0 10.33.33.36 up
[root@dark linux-2.6.36]# ifconfig br0 10.33.33.34 up

# 启动UML虚拟机，设置网卡为tap
[cpp@dark linux-2.6.36]$ ./linux eth0=tuntap,tap0 ubda=Gentoo-10.0-AMD64-root_fs

# 设置UML虚拟机网络配置
localhost ~ # ifconfig eth0 10.33.33.36 netmask 255.255.255.0

经过设置网桥后发现仍然无法连通本地10.33.33.35，却可以ping通远程机器地址，真是抓狂，抓包发现tap0网卡arp解 析有问题，进一步查看发现tap0网卡的mac地址与虚拟机内eth0网卡mac地址不同，也就是UML内部重新创建一个网卡而并没有直接使用tap0， 只是通过tap0收发数据，但为什么远程机器可以接受但是本地地址无法接受呢？本地网卡把10.33.33.36当成了本机tap0，而外网地址把 10.33.33.36当成了UML虚拟机，故能连通，也就是UML虚拟机跟主机tap0并不相同，是两个独立的机器，把UML虚拟机设置为 10.33.33.37，发现所有机器都可以连通。这样就把UML虚拟机桥接到网络上了。

现在设置NAT网络，把系统网络状态恢复到开始， 重新设置tap驱动，地址为192.168.33.33，启动虚拟机，设置ip地址为 192.168.33.34，这样 192.168.33.* 就相当于一个小局域网，192.168.33.34 通过 192.168.33.33 转发，设置完毕以后二者便可通信，也省去了桥接的麻烦，只是需要操纵 iptables。

# 在 UML 虚拟机内设置默认路由
localhost ~ # route add -net 0.0.0.0 netmask 0.0.0.0 gw 192.168.33.33
# 查看路由表，看到已经添加了 default 网关为 192.168.33.33
localhost ~ # route
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
192.168.33.0    *               255.255.255.0   U     0      0        0 eth0
loopback        *               255.0.0.0       U     0      0        0 lo
default         192.168.33.33   0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0

# 设置IP路由转发
[root@dark linux-2.6.36]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

# 设置SNAT源地址转换 10.33.33.34 为eth1地址
[root@dark linux-2.6.36]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j SNAT --to-source 10.33.33.34

# 如果此时不通，可检查iptables的其他规则和UML与主机的路由表配置

这样便可做成NAT的效果，比桥接方式简单的多，只是需要知道iptables的用法。当然以上配置每次重启将会消失，可以写到配置开机自动设置。