sh_eth: fix EESIPR values for SH77{34|63}
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / virtual / uml / UserModeLinux-HOWTO.txt
blobf4099ca6b4835403b99d905b508c21a0851d8e8d
1   User Mode Linux HOWTO
2   User Mode Linux Core Team
3   Mon Nov 18 14:16:16 EST 2002
5   This document describes the use and abuse of Jeff Dike's User Mode
6   Linux: a port of the Linux kernel as a normal Intel Linux process.
7   ______________________________________________________________________
9   Table of Contents
11   1. Introduction
13      1.1 How is User Mode Linux Different?
14      1.2 Why Would I Want User Mode Linux?
16   2. Compiling the kernel and modules
18      2.1 Compiling the kernel
19      2.2 Compiling and installing kernel modules
20      2.3 Compiling and installing uml_utilities
22   3. Running UML and logging in
24      3.1 Running UML
25      3.2 Logging in
26      3.3 Examples
28   4. UML on 2G/2G hosts
30      4.1 Introduction
31      4.2 The problem
32      4.3 The solution
34   5. Setting up serial lines and consoles
36      5.1 Specifying the device
37      5.2 Specifying the channel
38      5.3 Examples
40   6. Setting up the network
42      6.1 General setup
43      6.2 Userspace daemons
44      6.3 Specifying ethernet addresses
45      6.4 UML interface setup
46      6.5 Multicast
47      6.6 TUN/TAP with the uml_net helper
48      6.7 TUN/TAP with a preconfigured tap device
49      6.8 Ethertap
50      6.9 The switch daemon
51      6.10 Slip
52      6.11 Slirp
53      6.12 pcap
54      6.13 Setting up the host yourself
56   7. Sharing Filesystems between Virtual Machines
58      7.1 A warning
59      7.2 Using layered block devices
60      7.3 Note!
61      7.4 Another warning
62      7.5 uml_moo : Merging a COW file with its backing file
64   8. Creating filesystems
66      8.1 Create the filesystem file
67      8.2 Assign the file to a UML device
68      8.3 Creating and mounting the filesystem
70   9. Host file access
72      9.1 Using hostfs
73      9.2 hostfs as the root filesystem
74      9.3 Building hostfs
76   10. The Management Console
77      10.1 version
78      10.2 halt and reboot
79      10.3 config
80      10.4 remove
81      10.5 sysrq
82      10.6 help
83      10.7 cad
84      10.8 stop
85      10.9 go
87   11. Kernel debugging
89      11.1 Starting the kernel under gdb
90      11.2 Examining sleeping processes
91      11.3 Running ddd on UML
92      11.4 Debugging modules
93      11.5 Attaching gdb to the kernel
94      11.6 Using alternate debuggers
96   12. Kernel debugging examples
98      12.1 The case of the hung fsck
99      12.2 Episode 2: The case of the hung fsck
101   13. What to do when UML doesn't work
103      13.1 Strange compilation errors when you build from source
104      13.2 (obsolete)
105      13.3 A variety of panics and hangs with /tmp on a reiserfs  filesystem
106      13.4 The compile fails with errors about conflicting types for 'open', 'dup', and 'waitpid'
107      13.5 UML doesn't work when /tmp is an NFS filesystem
108      13.6 UML hangs on boot when compiled with gprof support
109      13.7 syslogd dies with a SIGTERM on startup
110      13.8 TUN/TAP networking doesn't work on a 2.4 host
111      13.9 You can network to the host but not to other machines on the net
112      13.10 I have no root and I want to scream
113      13.11 UML build conflict between ptrace.h and ucontext.h
114      13.12 The UML BogoMips is exactly half the host's BogoMips
115      13.13 When you run UML, it immediately segfaults
116      13.14 xterms appear, then immediately disappear
117      13.15 Any other panic, hang, or strange behavior
119   14. Diagnosing Problems
121      14.1 Case 1 : Normal kernel panics
122      14.2 Case 2 : Tracing thread panics
123      14.3 Case 3 : Tracing thread panics caused by other threads
124      14.4 Case 4 : Hangs
126   15. Thanks
128      15.1 Code and Documentation
129      15.2 Flushing out bugs
130      15.3 Buglets and clean-ups
131      15.4 Case Studies
132      15.5 Other contributions
135   ______________________________________________________________________
137   1.  Introduction
139   Welcome to User Mode Linux.  It's going to be fun.
143   1.1.  How is User Mode Linux Different?
145   Normally, the Linux Kernel talks straight to your hardware (video
146   card, keyboard, hard drives, etc), and any programs which run ask the
147   kernel to operate the hardware, like so:
151          +-----------+-----------+----+
152          | Process 1 | Process 2 | ...|
153          +-----------+-----------+----+
154          |       Linux Kernel         |
155          +----------------------------+
156          |         Hardware           |
157          +----------------------------+
162   The User Mode Linux Kernel is different; instead of talking to the
163   hardware, it talks to a `real' Linux kernel (called the `host kernel'
164   from now on), like any other program.  Programs can then run inside
165   User-Mode Linux as if they were running under a normal kernel, like
166   so:
170                      +----------------+
171                      | Process 2 | ...|
172          +-----------+----------------+
173          | Process 1 | User-Mode Linux|
174          +----------------------------+
175          |       Linux Kernel         |
176          +----------------------------+
177          |         Hardware           |
178          +----------------------------+
184   1.2.  Why Would I Want User Mode Linux?
187   1. If User Mode Linux crashes, your host kernel is still fine.
189   2. You can run a usermode kernel as a non-root user.
191   3. You can debug the User Mode Linux like any normal process.
193   4. You can run gprof (profiling) and gcov (coverage testing).
195   5. You can play with your kernel without breaking things.
197   6. You can use it as a sandbox for testing new apps.
199   7. You can try new development kernels safely.
201   8. You can run different distributions simultaneously.
203   9. It's extremely fun.
209   2.  Compiling the kernel and modules
214   2.1.  Compiling the kernel
217   Compiling the user mode kernel is just like compiling any other
218   kernel.  Let's go through the steps, using 2.4.0-prerelease (current
219   as of this writing) as an example:
222   1. Download the latest UML patch from
224      the download page <http://user-mode-linux.sourceforge.net/
226      In this example, the file is uml-patch-2.4.0-prerelease.bz2.
229   2. Download the matching kernel from your favourite kernel mirror,
230      such as:
232      ftp://ftp.ca.kernel.org/pub/kernel/v2.4/linux-2.4.0-prerelease.tar.bz2
233      <ftp://ftp.ca.kernel.org/pub/kernel/v2.4/linux-2.4.0-prerelease.tar.bz2>
234      .
237   3. Make a directory and unpack the kernel into it.
241        host%
242        mkdir ~/uml
249        host%
250        cd ~/uml
257        host%
258        tar -xzvf linux-2.4.0-prerelease.tar.bz2
265   4. Apply the patch using
269        host%
270        cd ~/uml/linux
274        host%
275        bzcat uml-patch-2.4.0-prerelease.bz2 | patch -p1
282   5. Run your favorite config; `make xconfig ARCH=um' is the most
283      convenient.  `make config ARCH=um' and 'make menuconfig ARCH=um'
284      will work as well.  The defaults will give you a useful kernel.  If
285      you want to change something, go ahead, it probably won't hurt
286      anything.
289      Note:  If the host is configured with a 2G/2G address space split
290      rather than the usual 3G/1G split, then the packaged UML binaries
291      will not run.  They will immediately segfault.  See ``UML on 2G/2G
292      hosts''  for the scoop on running UML on your system.
296   6. Finish with `make linux ARCH=um': the result is a file called
297      `linux' in the top directory of your source tree.
299   Make sure that you don't build this kernel in /usr/src/linux.  On some
300   distributions, /usr/include/asm is a link into this pool.  The user-
301   mode build changes the other end of that link, and things that include
302   <asm/anything.h> stop compiling.
304   The sources are also available from cvs at the project's cvs page,
305   which has directions on getting the sources. You can also browse the
306   CVS pool from there.
308   If you get the CVS sources, you will have to check them out into an
309   empty directory. You will then have to copy each file into the
310   corresponding directory in the appropriate kernel pool.
312   If you don't have the latest kernel pool, you can get the
313   corresponding user-mode sources with
316        host% cvs co -r v_2_3_x linux
321   where 'x' is the version in your pool. Note that you will not get the
322   bug fixes and enhancements that have gone into subsequent releases.
325   2.2.  Compiling and installing kernel modules
327   UML modules are built in the same way as the native kernel (with the
328   exception of the 'ARCH=um' that you always need for UML):
331        host% make modules ARCH=um
336   Any modules that you want to load into this kernel need to be built in
337   the user-mode pool.  Modules from the native kernel won't work.
339   You can install them by using ftp or something to copy them into the
340   virtual machine and dropping them into /lib/modules/`uname -r`.
342   You can also get the kernel build process to install them as follows:
344   1. with the kernel not booted, mount the root filesystem in the top
345      level of the kernel pool:
348        host% mount root_fs mnt -o loop
355   2. run
358        host%
359        make modules_install INSTALL_MOD_PATH=`pwd`/mnt ARCH=um
366   3. unmount the filesystem
369        host% umount mnt
376   4. boot the kernel on it
379   When the system is booted, you can use insmod as usual to get the
380   modules into the kernel.  A number of things have been loaded into UML
381   as modules, especially filesystems and network protocols and filters,
382   so most symbols which need to be exported probably already are.
383   However, if you do find symbols that need exporting, let  us
384   <http://user-mode-linux.sourceforge.net/>  know, and
385   they'll be "taken care of".
389   2.3.  Compiling and installing uml_utilities
391   Many features of the UML kernel require a user-space helper program,
392   so a uml_utilities package is distributed separately from the kernel
393   patch which provides these helpers. Included within this is:
395   o  port-helper - Used by consoles which connect to xterms or ports
397   o  tunctl - Configuration tool to create and delete tap devices
399   o  uml_net - Setuid binary for automatic tap device configuration
401   o  uml_switch - User-space virtual switch required for daemon
402      transport
404      The uml_utilities tree is compiled with:
407        host#
408        make && make install
413   Note that UML kernel patches may require a specific version of the
414   uml_utilities distribution. If you don't keep up with the mailing
415   lists, ensure that you have the latest release of uml_utilities if you
416   are experiencing problems with your UML kernel, particularly when
417   dealing with consoles or command-line switches to the helper programs
426   3.  Running UML and logging in
430   3.1.  Running UML
432   It runs on 2.2.15 or later, and all 2.4 kernels.
435   Booting UML is straightforward.  Simply run 'linux': it will try to
436   mount the file `root_fs' in the current directory.  You do not need to
437   run it as root.  If your root filesystem is not named `root_fs', then
438   you need to put a `ubd0=root_fs_whatever' switch on the linux command
439   line.
442   You will need a filesystem to boot UML from.  There are a number
443   available for download from  here  <http://user-mode-
444   linux.sourceforge.net/> .  There are also  several tools
445   <http://user-mode-linux.sourceforge.net/>  which can be
446   used to generate UML-compatible filesystem images from media.
447   The kernel will boot up and present you with a login prompt.
450   Note:  If the host is configured with a 2G/2G address space split
451   rather than the usual 3G/1G split, then the packaged UML binaries will
452   not run.  They will immediately segfault.  See ``UML on 2G/2G hosts''
453   for the scoop on running UML on your system.
457   3.2.  Logging in
461   The prepackaged filesystems have a root account with password 'root'
462   and a user account with password 'user'.  The login banner will
463   generally tell you how to log in.  So, you log in and you will find
464   yourself inside a little virtual machine. Our filesystems have a
465   variety of commands and utilities installed (and it is fairly easy to
466   add more), so you will have a lot of tools with which to poke around
467   the system.
469   There are a couple of other ways to log in:
471   o  On a virtual console
475      Each virtual console that is configured (i.e. the device exists in
476      /dev and /etc/inittab runs a getty on it) will come up in its own
477      xterm.  If you get tired of the xterms, read ``Setting up serial
478      lines and consoles''  to see how to attach the consoles to
479      something else, like host ptys.
483   o  Over the serial line
486      In the boot output, find a line that looks like:
490        serial line 0 assigned pty /dev/ptyp1
495   Attach your favorite terminal program to the corresponding tty.  I.e.
496   for minicom, the command would be
499        host% minicom -o -p /dev/ttyp1
506   o  Over the net
509      If the network is running, then you can telnet to the virtual
510      machine and log in to it.  See ``Setting up the network''  to learn
511      about setting up a virtual network.
513   When you're done using it, run halt, and the kernel will bring itself
514   down and the process will exit.
517   3.3.  Examples
519   Here are some examples of UML in action:
521   o  A login session <http://user-mode-linux.sourceforge.net/login.html>
523   o  A virtual network <http://user-mode-linux.sourceforge.net/net.html>
531   4.  UML on 2G/2G hosts
536   4.1.  Introduction
539   Most Linux machines are configured so that the kernel occupies the
540   upper 1G (0xc0000000 - 0xffffffff) of the 4G address space and
541   processes use the lower 3G (0x00000000 - 0xbfffffff).  However, some
542   machine are configured with a 2G/2G split, with the kernel occupying
543   the upper 2G (0x80000000 - 0xffffffff) and processes using the lower
544   2G (0x00000000 - 0x7fffffff).
549   4.2.  The problem
552   The prebuilt UML binaries on this site will not run on 2G/2G hosts
553   because UML occupies the upper .5G of the 3G process address space
554   (0xa0000000 - 0xbfffffff).  Obviously, on 2G/2G hosts, this is right
555   in the middle of the kernel address space, so UML won't even load - it
556   will immediately segfault.
561   4.3.  The solution
564   The fix for this is to rebuild UML from source after enabling
565   CONFIG_HOST_2G_2G (under 'General Setup').  This will cause UML to
566   load itself in the top .5G of that smaller process address space,
567   where it will run fine.  See ``Compiling the kernel and modules''  if
568   you need help building UML from source.
579   5.  Setting up serial lines and consoles
582   It is possible to attach UML serial lines and consoles to many types
583   of host I/O channels by specifying them on the command line.
586   You can attach them to host ptys, ttys, file descriptors, and ports.
587   This allows you to do things like
589   o  have a UML console appear on an unused host console,
591   o  hook two virtual machines together by having one attach to a pty
592      and having the other attach to the corresponding tty
594   o  make a virtual machine accessible from the net by attaching a
595      console to a port on the host.
598   The general format of the command line option is device=channel.
602   5.1.  Specifying the device
604   Devices are specified with "con" or "ssl" (console or serial line,
605   respectively), optionally with a device number if you are talking
606   about a specific device.
609   Using just "con" or "ssl" describes all of the consoles or serial
610   lines.  If you want to talk about console #3 or serial line #10, they
611   would be "con3" and "ssl10", respectively.
614   A specific device name will override a less general "con=" or "ssl=".
615   So, for example, you can assign a pty to each of the serial lines
616   except for the first two like this:
619         ssl=pty ssl0=tty:/dev/tty0 ssl1=tty:/dev/tty1
624   The specificity of the device name is all that matters; order on the
625   command line is irrelevant.
629   5.2.  Specifying the channel
631   There are a number of different types of channels to attach a UML
632   device to, each with a different way of specifying exactly what to
633   attach to.
635   o  pseudo-terminals - device=pty pts terminals - device=pts
638      This will cause UML to allocate a free host pseudo-terminal for the
639      device.  The terminal that it got will be announced in the boot
640      log.  You access it by attaching a terminal program to the
641      corresponding tty:
643   o  screen /dev/pts/n
645   o  screen /dev/ttyxx
647   o  minicom -o -p /dev/ttyxx - minicom seems not able to handle pts
648      devices
650   o  kermit - start it up, 'open' the device, then 'connect'
656   o  terminals - device=tty:tty device file
659      This will make UML attach the device to the specified tty (i.e
662         con1=tty:/dev/tty3
667   will attach UML's console 1 to the host's /dev/tty3).  If the tty that
668   you specify is the slave end of a tty/pty pair, something else must
669   have already opened the corresponding pty in order for this to work.
675   o  xterms - device=xterm
678      UML will run an xterm and the device will be attached to it.
684   o  Port - device=port:port number
687      This will attach the UML devices to the specified host port.
688      Attaching console 1 to the host's port 9000 would be done like
689      this:
692         con1=port:9000
697   Attaching all the serial lines to that port would be done similarly:
700         ssl=port:9000
705   You access these devices by telnetting to that port.  Each active tel-
706   net session gets a different device.  If there are more telnets to a
707   port than UML devices attached to it, then the extra telnet sessions
708   will block until an existing telnet detaches, or until another device
709   becomes active (i.e. by being activated in /etc/inittab).
711   This channel has the advantage that you can both attach multiple UML
712   devices to it and know how to access them without reading the UML boot
713   log.  It is also unique in allowing access to a UML from remote
714   machines without requiring that the UML be networked.  This could be
715   useful in allowing public access to UMLs because they would be
716   accessible from the net, but wouldn't need any kind of network
717   filtering or access control because they would have no network access.
720   If you attach the main console to a portal, then the UML boot will
721   appear to hang.  In reality, it's waiting for a telnet to connect, at
722   which point the boot will proceed.
728   o  already-existing file descriptors - device=file descriptor
731      If you set up a file descriptor on the UML command line, you can
732      attach a UML device to it.  This is most commonly used to put the
733      main console back on stdin and stdout after assigning all the other
734      consoles to something else:
737         con0=fd:0,fd:1 con=pts
746   o  Nothing - device=null
749      This allows the device to be opened, in contrast to 'none', but
750      reads will block, and writes will succeed and the data will be
751      thrown out.
757   o  None - device=none
760      This causes the device to disappear.
764   You can also specify different input and output channels for a device
765   by putting a comma between them:
768         ssl3=tty:/dev/tty2,xterm
773   will cause serial line 3 to accept input on the host's /dev/tty2 and
774   display output on an xterm.  That's a silly example - the most common
775   use of this syntax is to reattach the main console to stdin and stdout
776   as shown above.
779   If you decide to move the main console away from stdin/stdout, the
780   initial boot output will appear in the terminal that you're running
781   UML in.  However, once the console driver has been officially
782   initialized, then the boot output will start appearing wherever you
783   specified that console 0 should be.  That device will receive all
784   subsequent output.
788   5.3.  Examples
790   There are a number of interesting things you can do with this
791   capability.
794   First, this is how you get rid of those bleeding console xterms by
795   attaching them to host ptys:
798         con=pty con0=fd:0,fd:1
803   This will make a UML console take over an unused host virtual console,
804   so that when you switch to it, you will see the UML login prompt
805   rather than the host login prompt:
808         con1=tty:/dev/tty6
813   You can attach two virtual machines together with what amounts to a
814   serial line as follows:
816   Run one UML with a serial line attached to a pty -
819         ssl1=pty
824   Look at the boot log to see what pty it got (this example will assume
825   that it got /dev/ptyp1).
827   Boot the other UML with a serial line attached to the corresponding
828   tty -
831         ssl1=tty:/dev/ttyp1
836   Log in, make sure that it has no getty on that serial line, attach a
837   terminal program like minicom to it, and you should see the login
838   prompt of the other virtual machine.
841   6.  Setting up the network
845   This page describes how to set up the various transports and to
846   provide a UML instance with network access to the host, other machines
847   on the local net, and the rest of the net.
850   As of 2.4.5, UML networking has been completely redone to make it much
851   easier to set up, fix bugs, and add new features.
854   There is a new helper, uml_net, which does the host setup that
855   requires root privileges.
858   There are currently five transport types available for a UML virtual
859   machine to exchange packets with other hosts:
861   o  ethertap
863   o  TUN/TAP
865   o  Multicast
867   o  a switch daemon
869   o  slip
871   o  slirp
873   o  pcap
875      The TUN/TAP, ethertap, slip, and slirp transports allow a UML
876      instance to exchange packets with the host.  They may be directed
877      to the host or the host may just act as a router to provide access
878      to other physical or virtual machines.
881   The pcap transport is a synthetic read-only interface, using the
882   libpcap binary to collect packets from interfaces on the host and
883   filter them.  This is useful for building preconfigured traffic
884   monitors or sniffers.
887   The daemon and multicast transports provide a completely virtual
888   network to other virtual machines.  This network is completely
889   disconnected from the physical network unless one of the virtual
890   machines on it is acting as a gateway.
893   With so many host transports, which one should you use?  Here's when
894   you should use each one:
896   o  ethertap - if you want access to the host networking and it is
897      running 2.2
899   o  TUN/TAP - if you want access to the host networking and it is
900      running 2.4.  Also, the TUN/TAP transport is able to use a
901      preconfigured device, allowing it to avoid using the setuid uml_net
902      helper, which is a security advantage.
904   o  Multicast - if you want a purely virtual network and you don't want
905      to set up anything but the UML
907   o  a switch daemon - if you want a purely virtual network and you
908      don't mind running the daemon in order to get somewhat better
909      performance
911   o  slip - there is no particular reason to run the slip backend unless
912      ethertap and TUN/TAP are just not available for some reason
914   o  slirp - if you don't have root access on the host to setup
915      networking, or if you don't want to allocate an IP to your UML
917   o  pcap - not much use for actual network connectivity, but great for
918      monitoring traffic on the host
920      Ethertap is available on 2.4 and works fine.  TUN/TAP is preferred
921      to it because it has better performance and ethertap is officially
922      considered obsolete in 2.4.  Also, the root helper only needs to
923      run occasionally for TUN/TAP, rather than handling every packet, as
924      it does with ethertap.  This is a slight security advantage since
925      it provides fewer opportunities for a nasty UML user to somehow
926      exploit the helper's root privileges.
929   6.1.  General setup
931   First, you must have the virtual network enabled in your UML.  If are
932   running a prebuilt kernel from this site, everything is already
933   enabled.  If you build the kernel yourself, under the "Network device
934   support" menu, enable "Network device support", and then the three
935   transports.
938   The next step is to provide a network device to the virtual machine.
939   This is done by describing it on the kernel command line.
941   The general format is
944        eth <n> = <transport> , <transport args>
949   For example, a virtual ethernet device may be attached to a host
950   ethertap device as follows:
953        eth0=ethertap,tap0,fe:fd:0:0:0:1,192.168.0.254
958   This sets up eth0 inside the virtual machine to attach itself to the
959   host /dev/tap0, assigns it an ethernet address, and assigns the host
960   tap0 interface an IP address.
964   Note that the IP address you assign to the host end of the tap device
965   must be different than the IP you assign to the eth device inside UML.
966   If you are short on IPs and don't want to consume two per UML, then
967   you can reuse the host's eth IP address for the host ends of the tap
968   devices.  Internally, the UMLs must still get unique IPs for their eth
969   devices.  You can also give the UMLs non-routable IPs (192.168.x.x or
970   10.x.x.x) and have the host masquerade them.  This will let outgoing
971   connections work, but incoming connections won't without more work,
972   such as port forwarding from the host.
973   Also note that when you configure the host side of an interface, it is
974   only acting as a gateway.  It will respond to pings sent to it
975   locally, but is not useful to do that since it's a host interface.
976   You are not talking to the UML when you ping that interface and get a
977   response.
980   You can also add devices to a UML and remove them at runtime.  See the
981   ``The Management Console''  page for details.
984   The sections below describe this in more detail.
987   Once you've decided how you're going to set up the devices, you boot
988   UML, log in, configure the UML side of the devices, and set up routes
989   to the outside world.  At that point, you will be able to talk to any
990   other machines, physical or virtual, on the net.
993   If ifconfig inside UML fails and the network refuses to come up, run
994   tell you what went wrong.
998   6.2.  Userspace daemons
1000   You will likely need the setuid helper, or the switch daemon, or both.
1001   They are both installed with the RPM and deb, so if you've installed
1002   either, you can skip the rest of this section.
1005   If not, then you need to check them out of CVS, build them, and
1006   install them.  The helper is uml_net, in CVS /tools/uml_net, and the
1007   daemon is uml_switch, in CVS /tools/uml_router.  They are both built
1008   with a plain 'make'.  Both need to be installed in a directory that's
1009   in your path - /usr/bin is recommend.  On top of that, uml_net needs
1010   to be setuid root.
1014   6.3.  Specifying ethernet addresses
1016   Below, you will see that the TUN/TAP, ethertap, and daemon interfaces
1017   allow you to specify hardware addresses for the virtual ethernet
1018   devices.  This is generally not necessary.  If you don't have a
1019   specific reason to do it, you probably shouldn't.  If one is not
1020   specified on the command line, the driver will assign one based on the
1021   device IP address.  It will provide the address fe:fd:nn:nn:nn:nn
1022   where nn.nn.nn.nn is the device IP address.  This is nearly always
1023   sufficient to guarantee a unique hardware address for the device.  A
1024   couple of exceptions are:
1026   o  Another set of virtual ethernet devices are on the same network and
1027      they are assigned hardware addresses using a different scheme which
1028      may conflict with the UML IP address-based scheme
1030   o  You aren't going to use the device for IP networking, so you don't
1031      assign the device an IP address
1033      If you let the driver provide the hardware address, you should make
1034      sure that the device IP address is known before the interface is
1035      brought up.  So, inside UML, this will guarantee that:
1039   UML#
1040   ifconfig eth0 192.168.0.250 up
1045   If you decide to assign the hardware address yourself, make sure that
1046   the first byte of the address is even.  Addresses with an odd first
1047   byte are broadcast addresses, which you don't want assigned to a
1048   device.
1052   6.4.  UML interface setup
1054   Once the network devices have been described on the command line, you
1055   should boot UML and log in.
1058   The first thing to do is bring the interface up:
1061        UML# ifconfig ethn ip-address up
1066   You should be able to ping the host at this point.
1069   To reach the rest of the world, you should set a default route to the
1070   host:
1073        UML# route add default gw host ip
1078   Again, with host ip of 192.168.0.4:
1081        UML# route add default gw 192.168.0.4
1086   This page used to recommend setting a network route to your local net.
1087   This is wrong, because it will cause UML to try to figure out hardware
1088   addresses of the local machines by arping on the interface to the
1089   host.  Since that interface is basically a single strand of ethernet
1090   with two nodes on it (UML and the host) and arp requests don't cross
1091   networks, they will fail to elicit any responses.  So, what you want
1092   is for UML to just blindly throw all packets at the host and let it
1093   figure out what to do with them, which is what leaving out the network
1094   route and adding the default route does.
1097   Note: If you can't communicate with other hosts on your physical
1098   ethernet, it's probably because of a network route that's
1099   automatically set up.  If you run 'route -n' and see a route that
1100   looks like this:
1105   Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
1106   192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0      0   eth0
1111   with a mask that's not 255.255.255.255, then replace it with a route
1112   to your host:
1115        UML#
1116        route del -net 192.168.0.0 dev eth0 netmask 255.255.255.0
1123        UML#
1124        route add -host 192.168.0.4 dev eth0
1129   This, plus the default route to the host, will allow UML to exchange
1130   packets with any machine on your ethernet.
1134   6.5.  Multicast
1136   The simplest way to set up a virtual network between multiple UMLs is
1137   to use the mcast transport.  This was written by Harald Welte and is
1138   present in UML version 2.4.5-5um and later.  Your system must have
1139   multicast enabled in the kernel and there must be a multicast-capable
1140   network device on the host.  Normally, this is eth0, but if there is
1141   no ethernet card on the host, then you will likely get strange error
1142   messages when you bring the device up inside UML.
1145   To use it, run two UMLs with
1148         eth0=mcast
1153   on their command lines.  Log in, configure the ethernet device in each
1154   machine with different IP addresses:
1157        UML1# ifconfig eth0 192.168.0.254
1164        UML2# ifconfig eth0 192.168.0.253
1169   and they should be able to talk to each other.
1171   The full set of command line options for this transport are
1175        ethn=mcast,ethernet address,multicast
1176        address,multicast port,ttl
1181   Harald's original README is here <http://user-mode-linux.source-
1182   forge.net/>  and explains these in detail, as well as
1183   some other issues.
1185   There is also a related point-to-point only "ucast" transport.
1186   This is useful when your network does not support multicast, and
1187   all network connections are simple point to point links.
1189   The full set of command line options for this transport are
1192        ethn=ucast,ethernet address,remote address,listen port,remote port
1197   6.6.  TUN/TAP with the uml_net helper
1199   TUN/TAP is the preferred mechanism on 2.4 to exchange packets with the
1200   host.  The TUN/TAP backend has been in UML since 2.4.9-3um.
1203   The easiest way to get up and running is to let the setuid uml_net
1204   helper do the host setup for you.  This involves insmod-ing the tun.o
1205   module if necessary, configuring the device, and setting up IP
1206   forwarding, routing, and proxy arp.  If you are new to UML networking,
1207   do this first.  If you're concerned about the security implications of
1208   the setuid helper, use it to get up and running, then read the next
1209   section to see how to have UML use a preconfigured tap device, which
1210   avoids the use of uml_net.
1213   If you specify an IP address for the host side of the device, the
1214   uml_net helper will do all necessary setup on the host - the only
1215   requirement is that TUN/TAP be available, either built in to the host
1216   kernel or as the tun.o module.
1218   The format of the command line switch to attach a device to a TUN/TAP
1219   device is
1222        eth <n> =tuntap,,, <IP address>
1227   For example, this argument will attach the UML's eth0 to the next
1228   available tap device and assign an ethernet address to it based on its
1229   IP address
1232        eth0=tuntap,,,192.168.0.254
1239   Note that the IP address that must be used for the eth device inside
1240   UML is fixed by the routing and proxy arp that is set up on the
1241   TUN/TAP device on the host.  You can use a different one, but it won't
1242   work because reply packets won't reach the UML.  This is a feature.
1243   It prevents a nasty UML user from doing things like setting the UML IP
1244   to the same as the network's nameserver or mail server.
1247   There are a couple potential problems with running the TUN/TAP
1248   transport on a 2.4 host kernel
1250   o  TUN/TAP seems not to work on 2.4.3 and earlier.  Upgrade the host
1251      kernel or use the ethertap transport.
1253   o  With an upgraded kernel, TUN/TAP may fail with
1256        File descriptor in bad state
1261   This is due to a header mismatch between the upgraded kernel and the
1262   kernel that was originally installed on the machine.  The fix is to
1263   make sure that /usr/src/linux points to the headers for the running
1264   kernel.
1266   These were pointed out by Tim Robinson <timro at trkr dot net> in
1267   <http://www.geocrawler.com/> name="this uml-
1268   user post"> .
1272   6.7.  TUN/TAP with a preconfigured tap device
1274   If you prefer not to have UML use uml_net (which is somewhat
1275   insecure), with UML 2.4.17-11, you can set up a TUN/TAP device
1276   beforehand.  The setup needs to be done as root, but once that's done,
1277   there is no need for root assistance.  Setting up the device is done
1278   as follows:
1280   o  Create the device with tunctl (available from the UML utilities
1281      tarball)
1286        host#  tunctl -u uid
1291   where uid is the user id or username that UML will be run as.  This
1292   will tell you what device was created.
1294   o  Configure the device IP (change IP addresses and device name to
1295      suit)
1300        host#  ifconfig tap0 192.168.0.254 up
1306   o  Set up routing and arping if desired - this is my recipe, there are
1307      other ways of doing the same thing
1310        host#
1311        bash -c 'echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward'
1313        host#
1314        route add -host 192.168.0.253 dev tap0
1321        host#
1322        bash -c 'echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tap0/proxy_arp'
1329        host#
1330        arp -Ds 192.168.0.253 eth0 pub
1335   Note that this must be done every time the host boots - this configu-
1336   ration is not stored across host reboots.  So, it's probably a good
1337   idea to stick it in an rc file.  An even better idea would be a little
1338   utility which reads the information from a config file and sets up
1339   devices at boot time.
1341   o  Rather than using up two IPs and ARPing for one of them, you can
1342      also provide direct access to your LAN by the UML by using a
1343      bridge.
1346        host#
1347        brctl addbr br0
1354        host#
1355        ifconfig eth0 0.0.0.0 promisc up
1362        host#
1363        ifconfig tap0 0.0.0.0 promisc up
1370        host#
1371        ifconfig br0 192.168.0.1 netmask 255.255.255.0 up
1379   host#
1380   brctl stp br0 off
1387        host#
1388        brctl setfd br0 1
1395        host#
1396        brctl sethello br0 1
1403        host#
1404        brctl addif br0 eth0
1411        host#
1412        brctl addif br0 tap0
1417   Note that 'br0' should be setup using ifconfig with the existing IP
1418   address of eth0, as eth0 no longer has its own IP.
1420   o
1423      Also, the /dev/net/tun device must be writable by the user running
1424      UML in order for the UML to use the device that's been configured
1425      for it.  The simplest thing to do is
1428        host#  chmod 666 /dev/net/tun
1433   Making it world-writable looks bad, but it seems not to be
1434   exploitable as a security hole.  However, it does allow anyone to cre-
1435   ate useless tap devices (useless because they can't configure them),
1436   which is a DOS attack.  A somewhat more secure alternative would to be
1437   to create a group containing all the users who have preconfigured tap
1438   devices and chgrp /dev/net/tun to that group with mode 664 or 660.
1441   o  Once the device is set up, run UML with 'eth0=tuntap,device name'
1442      (i.e. 'eth0=tuntap,tap0') on the command line (or do it with the
1443      mconsole config command).
1445   o  Bring the eth device up in UML and you're in business.
1447      If you don't want that tap device any more, you can make it non-
1448      persistent with
1451        host#  tunctl -d tap device
1456   Finally, tunctl has a -b (for brief mode) switch which causes it to
1457   output only the name of the tap device it created.  This makes it
1458   suitable for capture by a script:
1461        host#  TAP=`tunctl -u 1000 -b`
1468   6.8.  Ethertap
1470   Ethertap is the general mechanism on 2.2 for userspace processes to
1471   exchange packets with the kernel.
1475   To use this transport, you need to describe the virtual network device
1476   on the UML command line.  The general format for this is
1479        eth <n> =ethertap, <device> , <ethernet address> , <tap IP address>
1484   So, the previous example
1487        eth0=ethertap,tap0,fe:fd:0:0:0:1,192.168.0.254
1492   attaches the UML eth0 device to the host /dev/tap0, assigns it the
1493   ethernet address fe:fd:0:0:0:1, and assigns the IP address
1494   192.168.0.254 to the tap device.
1498   The tap device is mandatory, but the others are optional.  If the
1499   ethernet address is omitted, one will be assigned to it.
1502   The presence of the tap IP address will cause the helper to run and do
1503   whatever host setup is needed to allow the virtual machine to
1504   communicate with the outside world.  If you're not sure you know what
1505   you're doing, this is the way to go.
1508   If it is absent, then you must configure the tap device and whatever
1509   arping and routing you will need on the host.  However, even in this
1510   case, the uml_net helper still needs to be in your path and it must be
1511   setuid root if you're not running UML as root.  This is because the
1512   tap device doesn't support SIGIO, which UML needs in order to use
1513   something as a source of input.  So, the helper is used as a
1514   convenient asynchronous IO thread.
1516   If you're using the uml_net helper, you can ignore the following host
1517   setup - uml_net will do it for you.  You just need to make sure you
1518   have ethertap available, either built in to the host kernel or
1519   available as a module.
1522   If you want to set things up yourself, you need to make sure that the
1523   appropriate /dev entry exists.  If it doesn't, become root and create
1524   it as follows:
1527        mknod /dev/tap <minor>  c 36  <minor>  + 16
1532   For example, this is how to create /dev/tap0:
1535        mknod /dev/tap0 c 36 0 + 16
1540   You also need to make sure that the host kernel has ethertap support.
1541   If ethertap is enabled as a module, you apparently need to insmod
1542   ethertap once for each ethertap device you want to enable.  So,
1545        host#
1546        insmod ethertap
1551   will give you the tap0 interface.  To get the tap1 interface, you need
1552   to run
1555        host#
1556        insmod ethertap unit=1 -o ethertap1
1564   6.9.  The switch daemon
1566   Note: This is the daemon formerly known as uml_router, but which was
1567   renamed so the network weenies of the world would stop growling at me.
1570   The switch daemon, uml_switch, provides a mechanism for creating a
1571   totally virtual network.  By default, it provides no connection to the
1572   host network (but see -tap, below).
1575   The first thing you need to do is run the daemon.  Running it with no
1576   arguments will make it listen on a default pair of unix domain
1577   sockets.
1580   If you want it to listen on a different pair of sockets, use
1583         -unix control socket data socket
1589   If you want it to act as a hub rather than a switch, use
1592         -hub
1598   If you want the switch to be connected to host networking (allowing
1599   the umls to get access to the outside world through the host), use
1602         -tap tap0
1608   Note that the tap device must be preconfigured (see "TUN/TAP with a
1609   preconfigured tap device", above).  If you're using a different tap
1610   device than tap0, specify that instead of tap0.
1613   uml_switch can be backgrounded as follows
1616        host%
1617        uml_switch [ options ] < /dev/null > /dev/null
1622   The reason it doesn't background by default is that it listens to
1623   stdin for EOF.  When it sees that, it exits.
1626   The general format of the kernel command line switch is
1630        ethn=daemon,ethernet address,socket
1631        type,control socket,data socket
1636   You can leave off everything except the 'daemon'.  You only need to
1637   specify the ethernet address if the one that will be assigned to it
1638   isn't acceptable for some reason.  The rest of the arguments describe
1639   how to communicate with the daemon.  You should only specify them if
1640   you told the daemon to use different sockets than the default.  So, if
1641   you ran the daemon with no arguments, running the UML on the same
1642   machine with
1643        eth0=daemon
1648   will cause the eth0 driver to attach itself to the daemon correctly.
1652   6.10.  Slip
1654   Slip is another, less general, mechanism for a process to communicate
1655   with the host networking.  In contrast to the ethertap interface,
1656   which exchanges ethernet frames with the host and can be used to
1657   transport any higher-level protocol, it can only be used to transport
1658   IP.
1661   The general format of the command line switch is
1665        ethn=slip,slip IP
1670   The slip IP argument is the IP address that will be assigned to the
1671   host end of the slip device.  If it is specified, the helper will run
1672   and will set up the host so that the virtual machine can reach it and
1673   the rest of the network.
1676   There are some oddities with this interface that you should be aware
1677   of.  You should only specify one slip device on a given virtual
1678   machine, and its name inside UML will be 'umn', not 'eth0' or whatever
1679   you specified on the command line.  These problems will be fixed at
1680   some point.
1684   6.11.  Slirp
1686   slirp uses an external program, usually /usr/bin/slirp, to provide IP
1687   only networking connectivity through the host. This is similar to IP
1688   masquerading with a firewall, although the translation is performed in
1689   user-space, rather than by the kernel.  As slirp does not set up any
1690   interfaces on the host, or changes routing, slirp does not require
1691   root access or setuid binaries on the host.
1694   The general format of the command line switch for slirp is:
1698        ethn=slirp,ethernet address,slirp path
1703   The ethernet address is optional, as UML will set up the interface
1704   with an ethernet address based upon the initial IP address of the
1705   interface.  The slirp path is generally /usr/bin/slirp, although it
1706   will depend on distribution.
1709   The slirp program can have a number of options passed to the command
1710   line and we can't add them to the UML command line, as they will be
1711   parsed incorrectly.  Instead, a wrapper shell script can be written or
1712   the options inserted into the  /.slirprc file.  More information on
1713   all of the slirp options can be found in its man pages.
1716   The eth0 interface on UML should be set up with the IP 10.2.0.15,
1717   although you can use anything as long as it is not used by a network
1718   you will be connecting to. The default route on UML should be set to
1719   use
1722        UML#
1723        route add default dev eth0
1728   slirp provides a number of useful IP addresses which can be used by
1729   UML, such as 10.0.2.3 which is an alias for the DNS server specified
1730   in /etc/resolv.conf on the host or the IP given in the 'dns' option
1731   for slirp.
1734   Even with a baudrate setting higher than 115200, the slirp connection
1735   is limited to 115200. If you need it to go faster, the slirp binary
1736   needs to be compiled with FULL_BOLT defined in config.h.
1740   6.12.  pcap
1742   The pcap transport is attached to a UML ethernet device on the command
1743   line or with uml_mconsole with the following syntax:
1747        ethn=pcap,host interface,filter
1748        expression,option1,option2
1753   The expression and options are optional.
1756   The interface is whatever network device on the host you want to
1757   sniff.  The expression is a pcap filter expression, which is also what
1758   tcpdump uses, so if you know how to specify tcpdump filters, you will
1759   use the same expressions here.  The options are up to two of
1760   'promisc', control whether pcap puts the host interface into
1761   promiscuous mode. 'optimize' and 'nooptimize' control whether the pcap
1762   expression optimizer is used.
1765   Example:
1769        eth0=pcap,eth0,tcp
1771        eth1=pcap,eth0,!tcp
1775   will cause the UML eth0 to emit all tcp packets on the host eth0 and
1776   the UML eth1 to emit all non-tcp packets on the host eth0.
1780   6.13.  Setting up the host yourself
1782   If you don't specify an address for the host side of the ethertap or
1783   slip device, UML won't do any setup on the host.  So this is what is
1784   needed to get things working (the examples use a host-side IP of
1785   192.168.0.251 and a UML-side IP of 192.168.0.250 - adjust to suit your
1786   own network):
1788   o  The device needs to be configured with its IP address.  Tap devices
1789      are also configured with an mtu of 1484.  Slip devices are
1790      configured with a point-to-point address pointing at the UML ip
1791      address.
1794        host#  ifconfig tap0 arp mtu 1484 192.168.0.251 up
1801        host#
1802        ifconfig sl0 192.168.0.251 pointopoint 192.168.0.250 up
1808   o  If a tap device is being set up, a route is set to the UML IP.
1811        UML# route add -host 192.168.0.250 gw 192.168.0.251
1817   o  To allow other hosts on your network to see the virtual machine,
1818      proxy arp is set up for it.
1821        host#  arp -Ds 192.168.0.250 eth0 pub
1827   o  Finally, the host is set up to route packets.
1830        host#  echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
1841   7.  Sharing Filesystems between Virtual Machines
1846   7.1.  A warning
1848   Don't attempt to share filesystems simply by booting two UMLs from the
1849   same file.  That's the same thing as booting two physical machines
1850   from a shared disk.  It will result in filesystem corruption.
1854   7.2.  Using layered block devices
1856   The way to share a filesystem between two virtual machines is to use
1857   the copy-on-write (COW) layering capability of the ubd block driver.
1858   As of 2.4.6-2um, the driver supports layering a read-write private
1859   device over a read-only shared device.  A machine's writes are stored
1860   in the private device, while reads come from either device - the
1861   private one if the requested block is valid in it, the shared one if
1862   not.  Using this scheme, the majority of data which is unchanged is
1863   shared between an arbitrary number of virtual machines, each of which
1864   has a much smaller file containing the changes that it has made.  With
1865   a large number of UMLs booting from a large root filesystem, this
1866   leads to a huge disk space saving.  It will also help performance,
1867   since the host will be able to cache the shared data using a much
1868   smaller amount of memory, so UML disk requests will be served from the
1869   host's memory rather than its disks.
1874   To add a copy-on-write layer to an existing block device file, simply
1875   add the name of the COW file to the appropriate ubd switch:
1878         ubd0=root_fs_cow,root_fs_debian_22
1883   where 'root_fs_cow' is the private COW file and 'root_fs_debian_22' is
1884   the existing shared filesystem.  The COW file need not exist.  If it
1885   doesn't, the driver will create and initialize it.  Once the COW file
1886   has been initialized, it can be used on its own on the command line:
1889         ubd0=root_fs_cow
1894   The name of the backing file is stored in the COW file header, so it
1895   would be redundant to continue specifying it on the command line.
1899   7.3.  Note!
1901   When checking the size of the COW file in order to see the gobs of
1902   space that you're saving, make sure you use 'ls -ls' to see the actual
1903   disk consumption rather than the length of the file.  The COW file is
1904   sparse, so the length will be very different from the disk usage.
1905   Here is a 'ls -l' of a COW file and backing file from one boot and
1906   shutdown:
1907        host% ls -l cow.debian debian2.2
1908        -rw-r--r--    1 jdike    jdike    492504064 Aug  6 21:16 cow.debian
1909        -rwxrw-rw-    1 jdike    jdike    537919488 Aug  6 20:42 debian2.2
1914   Doesn't look like much saved space, does it?  Well, here's 'ls -ls':
1917        host% ls -ls cow.debian debian2.2
1918           880 -rw-r--r--    1 jdike    jdike    492504064 Aug  6 21:16 cow.debian
1919        525832 -rwxrw-rw-    1 jdike    jdike    537919488 Aug  6 20:42 debian2.2
1924   Now, you can see that the COW file has less than a meg of disk, rather
1925   than 492 meg.
1929   7.4.  Another warning
1931   Once a filesystem is being used as a readonly backing file for a COW
1932   file, do not boot directly from it or modify it in any way.  Doing so
1933   will invalidate any COW files that are using it.  The mtime and size
1934   of the backing file are stored in the COW file header at its creation,
1935   and they must continue to match.  If they don't, the driver will
1936   refuse to use the COW file.
1941   If you attempt to evade this restriction by changing either the
1942   backing file or the COW header by hand, you will get a corrupted
1943   filesystem.
1948   Among other things, this means that upgrading the distribution in a
1949   backing file and expecting that all of the COW files using it will see
1950   the upgrade will not work.
1955   7.5.  uml_moo : Merging a COW file with its backing file
1957   Depending on how you use UML and COW devices, it may be advisable to
1958   merge the changes in the COW file into the backing file every once in
1959   a while.
1964   The utility that does this is uml_moo.  Its usage is
1967        host% uml_moo COW file new backing file
1972   There's no need to specify the backing file since that information is
1973   already in the COW file header.  If you're paranoid, boot the new
1974   merged file, and if you're happy with it, move it over the old backing
1975   file.
1980   uml_moo creates a new backing file by default as a safety measure.  It
1981   also has a destructive merge option which will merge the COW file
1982   directly into its current backing file.  This is really only usable
1983   when the backing file only has one COW file associated with it.  If
1984   there are multiple COWs associated with a backing file, a -d merge of
1985   one of them will invalidate all of the others.  However, it is
1986   convenient if you're short of disk space, and it should also be
1987   noticeably faster than a non-destructive merge.
1992   uml_moo is installed with the UML deb and RPM.  If you didn't install
1993   UML from one of those packages, you can also get it from the UML
1994   utilities <http://user-mode-linux.sourceforge.net/
1995   utilities>  tar file in tools/moo.
2004   8.  Creating filesystems
2007   You may want to create and mount new UML filesystems, either because
2008   your root filesystem isn't large enough or because you want to use a
2009   filesystem other than ext2.
2012   This was written on the occasion of reiserfs being included in the
2013   2.4.1 kernel pool, and therefore the 2.4.1 UML, so the examples will
2014   talk about reiserfs.  This information is generic, and the examples
2015   should be easy to translate to the filesystem of your choice.
2018   8.1.  Create the filesystem file
2020   dd is your friend.  All you need to do is tell dd to create an empty
2021   file of the appropriate size.  I usually make it sparse to save time
2022   and to avoid allocating disk space until it's actually used.  For
2023   example, the following command will create a sparse 100 meg file full
2024   of zeroes.
2027        host%
2028        dd if=/dev/zero of=new_filesystem seek=100 count=1 bs=1M
2035   8.2.  Assign the file to a UML device
2037   Add an argument like the following to the UML command line:
2039   ubd4=new_filesystem
2044   making sure that you use an unassigned ubd device number.
2048   8.3.  Creating and mounting the filesystem
2050   Make sure that the filesystem is available, either by being built into
2051   the kernel, or available as a module, then boot up UML and log in.  If
2052   the root filesystem doesn't have the filesystem utilities (mkfs, fsck,
2053   etc), then get them into UML by way of the net or hostfs.
2056   Make the new filesystem on the device assigned to the new file:
2059        host#  mkreiserfs /dev/ubd/4
2062        <----------- MKREISERFSv2 ----------->
2064        ReiserFS version 3.6.25
2065        Block size 4096 bytes
2066        Block count 25856
2067        Used blocks 8212
2068                Journal - 8192 blocks (18-8209), journal header is in block 8210
2069                Bitmaps: 17
2070                Root block 8211
2071        Hash function "r5"
2072        ATTENTION: ALL DATA WILL BE LOST ON '/dev/ubd/4'! (y/n)y
2073        journal size 8192 (from 18)
2074        Initializing journal - 0%....20%....40%....60%....80%....100%
2075        Syncing..done.
2080   Now, mount it:
2083        UML#
2084        mount /dev/ubd/4 /mnt
2089   and you're in business.
2099   9.  Host file access
2102   If you want to access files on the host machine from inside UML, you
2103   can treat it as a separate machine and either nfs mount directories
2104   from the host or copy files into the virtual machine with scp or rcp.
2105   However, since UML is running on the host, it can access those
2106   files just like any other process and make them available inside the
2107   virtual machine without needing to use the network.
2110   This is now possible with the hostfs virtual filesystem.  With it, you
2111   can mount a host directory into the UML filesystem and access the
2112   files contained in it just as you would on the host.
2115   9.1.  Using hostfs
2117   To begin with, make sure that hostfs is available inside the virtual
2118   machine with
2121        UML# cat /proc/filesystems
2125   .  hostfs should be listed.  If it's not, either rebuild the kernel
2126   with hostfs configured into it or make sure that hostfs is built as a
2127   module and available inside the virtual machine, and insmod it.
2130   Now all you need to do is run mount:
2133        UML# mount none /mnt/host -t hostfs
2138   will mount the host's / on the virtual machine's /mnt/host.
2141   If you don't want to mount the host root directory, then you can
2142   specify a subdirectory to mount with the -o switch to mount:
2145        UML# mount none /mnt/home -t hostfs -o /home
2150   will mount the hosts's /home on the virtual machine's /mnt/home.
2154   9.2.  hostfs as the root filesystem
2156   It's possible to boot from a directory hierarchy on the host using
2157   hostfs rather than using the standard filesystem in a file.
2159   To start, you need that hierarchy.  The easiest way is to loop mount
2160   an existing root_fs file:
2163        host#  mount root_fs uml_root_dir -o loop
2168   You need to change the filesystem type of / in etc/fstab to be
2169   'hostfs', so that line looks like this:
2171   /dev/ubd/0       /        hostfs      defaults          1   1
2176   Then you need to chown to yourself all the files in that directory
2177   that are owned by root.  This worked for me:
2180        host#  find . -uid 0 -exec chown jdike {} \;
2185   Next, make sure that your UML kernel has hostfs compiled in, not as a
2186   module.  Then run UML with the boot device pointing at that directory:
2189         ubd0=/path/to/uml/root/directory
2194   UML should then boot as it does normally.
2197   9.3.  Building hostfs
2199   If you need to build hostfs because it's not in your kernel, you have
2200   two choices:
2204   o  Compiling hostfs into the kernel:
2207      Reconfigure the kernel and set the 'Host filesystem' option under
2210   o  Compiling hostfs as a module:
2213      Reconfigure the kernel and set the 'Host filesystem' option under
2214      be in arch/um/fs/hostfs/hostfs.o.  Install that in
2215      /lib/modules/`uname -r`/fs in the virtual machine, boot it up, and
2218        UML# insmod hostfs
2231   10.  The Management Console
2235   The UML management console is a low-level interface to the kernel,
2236   somewhat like the i386 SysRq interface.  Since there is a full-blown
2237   operating system under UML, there is much greater flexibility possible
2238   than with the SysRq mechanism.
2241   There are a number of things you can do with the mconsole interface:
2243   o  get the kernel version
2245   o  add and remove devices
2247   o  halt or reboot the machine
2249   o  Send SysRq commands
2251   o  Pause and resume the UML
2254   You need the mconsole client (uml_mconsole) which is present in CVS
2255   (/tools/mconsole) in 2.4.5-9um and later, and will be in the RPM in
2256   2.4.6.
2259   You also need CONFIG_MCONSOLE (under 'General Setup') enabled in UML.
2260   When you boot UML, you'll see a line like:
2263        mconsole initialized on /home/jdike/.uml/umlNJ32yL/mconsole
2268   If you specify a unique machine id one the UML command line, i.e.
2271         umid=debian
2276   you'll see this
2279        mconsole initialized on /home/jdike/.uml/debian/mconsole
2284   That file is the socket that uml_mconsole will use to communicate with
2285   UML.  Run it with either the umid or the full path as its argument:
2288        host% uml_mconsole debian
2293   or
2296        host% uml_mconsole /home/jdike/.uml/debian/mconsole
2301   You'll get a prompt, at which you can run one of these commands:
2303   o  version
2305   o  halt
2307   o  reboot
2309   o  config
2311   o  remove
2313   o  sysrq
2315   o  help
2317   o  cad
2319   o  stop
2321   o  go
2324   10.1.  version
2326   This takes no arguments.  It prints the UML version.
2329        (mconsole)  version
2330        OK Linux usermode 2.4.5-9um #1 Wed Jun 20 22:47:08 EDT 2001 i686
2335   There are a couple actual uses for this.  It's a simple no-op which
2336   can be used to check that a UML is running.  It's also a way of
2337   sending an interrupt to the UML.  This is sometimes useful on SMP
2338   hosts, where there's a bug which causes signals to UML to be lost,
2339   often causing it to appear to hang.  Sending such a UML the mconsole
2340   version command is a good way to 'wake it up' before networking has
2341   been enabled, as it does not do anything to the function of the UML.
2345   10.2.  halt and reboot
2347   These take no arguments.  They shut the machine down immediately, with
2348   no syncing of disks and no clean shutdown of userspace.  So, they are
2349   pretty close to crashing the machine.
2352        (mconsole)  halt
2353        OK
2360   10.3.  config
2362   "config" adds a new device to the virtual machine.  Currently the ubd
2363   and network drivers support this.  It takes one argument, which is the
2364   device to add, with the same syntax as the kernel command line.
2369   (mconsole)
2370   config ubd3=/home/jdike/incoming/roots/root_fs_debian22
2372   OK
2373   (mconsole)  config eth1=mcast
2374   OK
2381   10.4.  remove
2383   "remove" deletes a device from the system.  Its argument is just the
2384   name of the device to be removed. The device must be idle in whatever
2385   sense the driver considers necessary.  In the case of the ubd driver,
2386   the removed block device must not be mounted, swapped on, or otherwise
2387   open, and in the case of the network driver, the device must be down.
2390        (mconsole)  remove ubd3
2391        OK
2392        (mconsole)  remove eth1
2393        OK
2400   10.5.  sysrq
2402   This takes one argument, which is a single letter.  It calls the
2403   generic kernel's SysRq driver, which does whatever is called for by
2404   that argument.  See the SysRq documentation in Documentation/sysrq.txt
2405   in your favorite kernel tree to see what letters are valid and what
2406   they do.
2410   10.6.  help
2412   "help" returns a string listing the valid commands and what each one
2413   does.
2417   10.7.  cad
2419   This invokes the Ctl-Alt-Del action on init.  What exactly this ends
2420   up doing is up to /etc/inittab.  Normally, it reboots the machine.
2421   With UML, this is usually not desired, so if a halt would be better,
2422   then find the section of inittab that looks like this
2425        # What to do when CTRL-ALT-DEL is pressed.
2426        ca:12345:ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t1 -a -r now
2431   and change the command to halt.
2435   10.8.  stop
2437   This puts the UML in a loop reading mconsole requests until a 'go'
2438   mconsole command is received. This is very useful for making backups
2439   of UML filesystems, as the UML can be stopped, then synced via 'sysrq
2440   s', so that everything is written to the filesystem. You can then copy
2441   the filesystem and then send the UML 'go' via mconsole.
2444   Note that a UML running with more than one CPU will have problems
2445   after you send the 'stop' command, as only one CPU will be held in a
2446   mconsole loop and all others will continue as normal.  This is a bug,
2447   and will be fixed.
2451   10.9.  go
2453   This resumes a UML after being paused by a 'stop' command. Note that
2454   when the UML has resumed, TCP connections may have timed out and if
2455   the UML is paused for a long period of time, crond might go a little
2456   crazy, running all the jobs it didn't do earlier.
2465   11.  Kernel debugging
2468   Note: The interface that makes debugging, as described here, possible
2469   is present in 2.4.0-test6 kernels and later.
2472   Since the user-mode kernel runs as a normal Linux process, it is
2473   possible to debug it with gdb almost like any other process.  It is
2474   slightly different because the kernel's threads are already being
2475   ptraced for system call interception, so gdb can't ptrace them.
2476   However, a mechanism has been added to work around that problem.
2479   In order to debug the kernel, you need build it from source.  See
2480   ``Compiling the kernel and modules''  for information on doing that.
2481   Make sure that you enable CONFIG_DEBUGSYM and CONFIG_PT_PROXY during
2482   the config.  These will compile the kernel with -g, and enable the
2483   ptrace proxy so that gdb works with UML, respectively.
2488   11.1.  Starting the kernel under gdb
2490   You can have the kernel running under the control of gdb from the
2491   beginning by putting 'debug' on the command line.  You will get an
2492   xterm with gdb running inside it.  The kernel will send some commands
2493   to gdb which will leave it stopped at the beginning of start_kernel.
2494   At this point, you can get things going with 'next', 'step', or
2495   'cont'.
2498   There is a transcript of a debugging session  here <debug-
2499   session.html> , with breakpoints being set in the scheduler and in an
2500   interrupt handler.
2501   11.2.  Examining sleeping processes
2503   Not every bug is evident in the currently running process.  Sometimes,
2504   processes hang in the kernel when they shouldn't because they've
2505   deadlocked on a semaphore or something similar.  In this case, when
2506   you ^C gdb and get a backtrace, you will see the idle thread, which
2507   isn't very relevant.
2510   What you want is the stack of whatever process is sleeping when it
2511   shouldn't be.  You need to figure out which process that is, which is
2512   generally fairly easy.  Then you need to get its host process id,
2513   which you can do either by looking at ps on the host or at
2514   task.thread.extern_pid in gdb.
2517   Now what you do is this:
2519   o  detach from the current thread
2522        (UML gdb)  det
2528   o  attach to the thread you are interested in
2531        (UML gdb)  att <host pid>
2537   o  look at its stack and anything else of interest
2540        (UML gdb)  bt
2545   Note that you can't do anything at this point that requires that a
2546   process execute, e.g. calling a function
2548   o  when you're done looking at that process, reattach to the current
2549      thread and continue it
2552        (UML gdb)
2553        att 1
2560        (UML gdb)
2561        c
2566   Here, specifying any pid which is not the process id of a UML thread
2567   will cause gdb to reattach to the current thread.  I commonly use 1,
2568   but any other invalid pid would work.
2572   11.3.  Running ddd on UML
2574   ddd works on UML, but requires a special kludge.  The process goes
2575   like this:
2577   o  Start ddd
2580        host% ddd linux
2586   o  With ps, get the pid of the gdb that ddd started.  You can ask the
2587      gdb to tell you, but for some reason that confuses things and
2588      causes a hang.
2590   o  run UML with 'debug=parent gdb-pid=<pid>' added to the command line
2591      - it will just sit there after you hit return
2593   o  type 'att 1' to the ddd gdb and you will see something like
2596        0xa013dc51 in __kill ()
2599        (gdb)
2605   o  At this point, type 'c', UML will boot up, and you can use ddd just
2606      as you do on any other process.
2610   11.4.  Debugging modules
2612   gdb has support for debugging code which is dynamically loaded into
2613   the process.  This support is what is needed to debug kernel modules
2614   under UML.
2617   Using that support is somewhat complicated.  You have to tell gdb what
2618   object file you just loaded into UML and where in memory it is.  Then,
2619   it can read the symbol table, and figure out where all the symbols are
2620   from the load address that you provided.  It gets more interesting
2621   when you load the module again (i.e. after an rmmod).  You have to
2622   tell gdb to forget about all its symbols, including the main UML ones
2623   for some reason, then load then all back in again.
2626   There's an easy way and a hard way to do this.  The easy way is to use
2627   the umlgdb expect script written by Chandan Kudige.  It basically
2628   automates the process for you.
2631   First, you must tell it where your modules are.  There is a list in
2632   the script that looks like this:
2633        set MODULE_PATHS {
2634        "fat" "/usr/src/uml/linux-2.4.18/fs/fat/fat.o"
2635        "isofs" "/usr/src/uml/linux-2.4.18/fs/isofs/isofs.o"
2636        "minix" "/usr/src/uml/linux-2.4.18/fs/minix/minix.o"
2637        }
2642   You change that to list the names and paths of the modules that you
2643   are going to debug.  Then you run it from the toplevel directory of
2644   your UML pool and it basically tells you what to do:
2649                    ******** GDB pid is 21903 ********
2650        Start UML as: ./linux <kernel switches> debug gdb-pid=21903
2654        GNU gdb 5.0rh-5 Red Hat Linux 7.1
2655        Copyright 2001 Free Software Foundation, Inc.
2656        GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
2657        welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
2658        Type "show copying" to see the conditions.
2659        There is absolutely no warranty for GDB.  Type "show warranty" for details.
2660        This GDB was configured as "i386-redhat-linux"...
2661        (gdb) b sys_init_module
2662        Breakpoint 1 at 0xa0011923: file module.c, line 349.
2663        (gdb) att 1
2668   After you run UML and it sits there doing nothing, you hit return at
2669   the 'att 1' and continue it:
2672        Attaching to program: /home/jdike/linux/2.4/um/./linux, process 1
2673        0xa00f4221 in __kill ()
2674        (UML gdb)  c
2675        Continuing.
2680   At this point, you debug normally.  When you insmod something, the
2681   expect magic will kick in and you'll see something like:
2699    *** Module hostfs loaded ***
2700   Breakpoint 1, sys_init_module (name_user=0x805abb0 "hostfs",
2701       mod_user=0x8070e00) at module.c:349
2702   349             char *name, *n_name, *name_tmp = NULL;
2703   (UML gdb)  finish
2704   Run till exit from #0  sys_init_module (name_user=0x805abb0 "hostfs",
2705       mod_user=0x8070e00) at module.c:349
2706   0xa00e2e23 in execute_syscall (r=0xa8140284) at syscall_kern.c:411
2707   411             else res = EXECUTE_SYSCALL(syscall, regs);
2708   Value returned is $1 = 0
2709   (UML gdb)
2710   p/x (int)module_list + module_list->size_of_struct
2712   $2 = 0xa9021054
2713   (UML gdb)  symbol-file ./linux
2714   Load new symbol table from "./linux"? (y or n) y
2715   Reading symbols from ./linux...
2716   done.
2717   (UML gdb)
2718   add-symbol-file /home/jdike/linux/2.4/um/arch/um/fs/hostfs/hostfs.o 0xa9021054
2720   add symbol table from file "/home/jdike/linux/2.4/um/arch/um/fs/hostfs/hostfs.o" at
2721           .text_addr = 0xa9021054
2722    (y or n) y
2724   Reading symbols from /home/jdike/linux/2.4/um/arch/um/fs/hostfs/hostfs.o...
2725   done.
2726   (UML gdb)  p *module_list
2727   $1 = {size_of_struct = 84, next = 0xa0178720, name = 0xa9022de0 "hostfs",
2728     size = 9016, uc = {usecount = {counter = 0}, pad = 0}, flags = 1,
2729     nsyms = 57, ndeps = 0, syms = 0xa9023170, deps = 0x0, refs = 0x0,
2730     init = 0xa90221f0 <init_hostfs>, cleanup = 0xa902222c <exit_hostfs>,
2731     ex_table_start = 0x0, ex_table_end = 0x0, persist_start = 0x0,
2732     persist_end = 0x0, can_unload = 0, runsize = 0, kallsyms_start = 0x0,
2733     kallsyms_end = 0x0,
2734     archdata_start = 0x1b855 <Address 0x1b855 out of bounds>,
2735     archdata_end = 0xe5890000 <Address 0xe5890000 out of bounds>,
2736     kernel_data = 0xf689c35d <Address 0xf689c35d out of bounds>}
2737   >> Finished loading symbols for hostfs ...
2742   That's the easy way.  It's highly recommended.  The hard way is
2743   described below in case you're interested in what's going on.
2746   Boot the kernel under the debugger and load the module with insmod or
2747   modprobe.  With gdb, do:
2750        (UML gdb)  p module_list
2755   This is a list of modules that have been loaded into the kernel, with
2756   the most recently loaded module first.  Normally, the module you want
2757   is at module_list.  If it's not, walk down the next links, looking at
2758   the name fields until find the module you want to debug.  Take the
2759   address of that structure, and add module.size_of_struct (which in
2760   2.4.10 kernels is 96 (0x60)) to it.  Gdb can make this hard addition
2761   for you :-):
2765   (UML gdb)
2766   printf "%#x\n", (int)module_list module_list->size_of_struct
2771   The offset from the module start occasionally changes (before 2.4.0,
2772   it was module.size_of_struct + 4), so it's a good idea to check the
2773   init and cleanup addresses once in a while, as describe below.  Now
2774   do:
2777        (UML gdb)
2778        add-symbol-file /path/to/module/on/host that_address
2783   Tell gdb you really want to do it, and you're in business.
2786   If there's any doubt that you got the offset right, like breakpoints
2787   appear not to work, or they're appearing in the wrong place, you can
2788   check it by looking at the module structure.  The init and cleanup
2789   fields should look like:
2792        init = 0x588066b0 <init_hostfs>, cleanup = 0x588066c0 <exit_hostfs>
2797   with no offsets on the symbol names.  If the names are right, but they
2798   are offset, then the offset tells you how much you need to add to the
2799   address you gave to add-symbol-file.
2802   When you want to load in a new version of the module, you need to get
2803   gdb to forget about the old one.  The only way I've found to do that
2804   is to tell gdb to forget about all symbols that it knows about:
2807        (UML gdb)  symbol-file
2812   Then reload the symbols from the kernel binary:
2815        (UML gdb)  symbol-file /path/to/kernel
2820   and repeat the process above.  You'll also need to re-enable break-
2821   points.  They were disabled when you dumped all the symbols because
2822   gdb couldn't figure out where they should go.
2826   11.5.  Attaching gdb to the kernel
2828   If you don't have the kernel running under gdb, you can attach gdb to
2829   it later by sending the tracing thread a SIGUSR1.  The first line of
2830   the console output identifies its pid:
2831        tracing thread pid = 20093
2836   When you send it the signal:
2839        host% kill -USR1 20093
2844   you will get an xterm with gdb running in it.
2847   If you have the mconsole compiled into UML, then the mconsole client
2848   can be used to start gdb:
2851        (mconsole)  (mconsole) config gdb=xterm
2856   will fire up an xterm with gdb running in it.
2860   11.6.  Using alternate debuggers
2862   UML has support for attaching to an already running debugger rather
2863   than starting gdb itself.  This is present in CVS as of 17 Apr 2001.
2864   I sent it to Alan for inclusion in the ac tree, and it will be in my
2865   2.4.4 release.
2868   This is useful when gdb is a subprocess of some UI, such as emacs or
2869   ddd.  It can also be used to run debuggers other than gdb on UML.
2870   Below is an example of using strace as an alternate debugger.
2873   To do this, you need to get the pid of the debugger and pass it in
2874   with the
2877   If you are using gdb under some UI, then tell it to 'att 1', and
2878   you'll find yourself attached to UML.
2881   If you are using something other than gdb as your debugger, then
2882   you'll need to get it to do the equivalent of 'att 1' if it doesn't do
2883   it automatically.
2886   An example of an alternate debugger is strace.  You can strace the
2887   actual kernel as follows:
2889   o  Run the following in a shell
2892        host%
2893        sh -c 'echo pid=$$; echo -n hit return; read x; exec strace -p 1 -o strace.out'
2897   o  Run UML with 'debug' and 'gdb-pid=<pid>' with the pid printed out
2898      by the previous command
2900   o  Hit return in the shell, and UML will start running, and strace
2901      output will start accumulating in the output file.
2903      Note that this is different from running
2906        host% strace ./linux
2911   That will strace only the main UML thread, the tracing thread, which
2912   doesn't do any of the actual kernel work.  It just oversees the vir-
2913   tual machine.  In contrast, using strace as described above will show
2914   you the low-level activity of the virtual machine.
2920   12.  Kernel debugging examples
2922   12.1.  The case of the hung fsck
2924   When booting up the kernel, fsck failed, and dropped me into a shell
2925   to fix things up.  I ran fsck -y, which hung:
2963   Setting hostname uml                    [ OK ]
2964   Checking root filesystem
2965   /dev/fhd0 was not cleanly unmounted, check forced.
2966   Error reading block 86894 (Attempt to read block from filesystem resulted in short read) while reading indirect blocks of inode 19780.
2968   /dev/fhd0: UNEXPECTED INCONSISTENCY; RUN fsck MANUALLY.
2969           (i.e., without -a or -p options)
2970   [ FAILED ]
2972   *** An error occurred during the file system check.
2973   *** Dropping you to a shell; the system will reboot
2974   *** when you leave the shell.
2975   Give root password for maintenance
2976   (or type Control-D for normal startup):
2978   [root@uml /root]# fsck -y /dev/fhd0
2979   fsck -y /dev/fhd0
2980   Parallelizing fsck version 1.14 (9-Jan-1999)
2981   e2fsck 1.14, 9-Jan-1999 for EXT2 FS 0.5b, 95/08/09
2982   /dev/fhd0 contains a file system with errors, check forced.
2983   Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
2984   Error reading block 86894 (Attempt to read block from filesystem resulted in short read) while reading indirect blocks of inode 19780.  Ignore error? yes
2986   Inode 19780, i_blocks is 1548, should be 540.  Fix? yes
2988   Pass 2: Checking directory structure
2989   Error reading block 49405 (Attempt to read block from filesystem resulted in short read).  Ignore error? yes
2991   Directory inode 11858, block 0, offset 0: directory corrupted
2992   Salvage? yes
2994   Missing '.' in directory inode 11858.
2995   Fix? yes
2997   Missing '..' in directory inode 11858.
2998   Fix? yes
3004   The standard drill in this sort of situation is to fire up gdb on the
3005   signal thread, which, in this case, was pid 1935.  In another window,
3006   I run gdb and attach pid 1935.
3011        ~/linux/2.3.26/um 1016: gdb linux
3012        GNU gdb 4.17.0.11 with Linux support
3013        Copyright 1998 Free Software Foundation, Inc.
3014        GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
3015        welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
3016        Type "show copying" to see the conditions.
3017        There is absolutely no warranty for GDB.  Type "show warranty" for details.
3018        This GDB was configured as "i386-redhat-linux"...
3020        (gdb) att 1935
3021        Attaching to program `/home/dike/linux/2.3.26/um/linux', Pid 1935
3022        0x100756d9 in __wait4 ()
3029   Let's see what's currently running:
3033        (gdb) p current_task.pid
3034        $1 = 0
3040   It's the idle thread, which means that fsck went to sleep for some
3041   reason and never woke up.
3044   Let's guess that the last process in the process list is fsck:
3048        (gdb) p current_task.prev_task.comm
3049        $13 = "fsck.ext2\000\000\000\000\000\000"
3055   It is, so let's see what it thinks it's up to:
3059        (gdb) p current_task.prev_task.thread
3060        $14 = {extern_pid = 1980, tracing = 0, want_tracing = 0, forking = 0,
3061          kernel_stack_page = 0, signal_stack = 1342627840, syscall = {id = 4, args = {
3062              3, 134973440, 1024, 0, 1024}, have_result = 0, result = 50590720},
3063          request = {op = 2, u = {exec = {ip = 1350467584, sp = 2952789424}, fork = {
3064                regs = {1350467584, 2952789424, 0 <repeats 15 times>}, sigstack = 0,
3065                pid = 0}, switch_to = 0x507e8000, thread = {proc = 0x507e8000,
3066                arg = 0xaffffdb0, flags = 0, new_pid = 0}, input_request = {
3067                op = 1350467584, fd = -1342177872, proc = 0, pid = 0}}}}
3073   The interesting things here are the fact that its .thread.syscall.id
3074   is __NR_write (see the big switch in arch/um/kernel/syscall_kern.c or
3075   the defines in include/asm-um/arch/unistd.h), and that it never
3076   returned.  Also, its .request.op is OP_SWITCH (see
3077   arch/um/include/user_util.h).  These mean that it went into a write,
3078   and, for some reason, called schedule().
3081   The fact that it never returned from write means that its stack should
3082   be fairly interesting.  Its pid is 1980 (.thread.extern_pid).  That
3083   process is being ptraced by the signal thread, so it must be detached
3084   before gdb can attach it:
3095   (gdb) call detach(1980)
3097   Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
3098   <function called from gdb>
3099   The program being debugged stopped while in a function called from GDB.
3100   When the function (detach) is done executing, GDB will silently
3101   stop (instead of continuing to evaluate the expression containing
3102   the function call).
3103   (gdb) call detach(1980)
3104   $15 = 0
3110   The first detach segfaults for some reason, and the second one
3111   succeeds.
3114   Now I detach from the signal thread, attach to the fsck thread, and
3115   look at its stack:
3118        (gdb) det
3119        Detaching from program: /home/dike/linux/2.3.26/um/linux Pid 1935
3120        (gdb) att 1980
3121        Attaching to program `/home/dike/linux/2.3.26/um/linux', Pid 1980
3122        0x10070451 in __kill ()
3123        (gdb) bt
3124        #0  0x10070451 in __kill ()
3125        #1  0x10068ccd in usr1_pid (pid=1980) at process.c:30
3126        #2  0x1006a03f in _switch_to (prev=0x50072000, next=0x507e8000)
3127            at process_kern.c:156
3128        #3  0x1006a052 in switch_to (prev=0x50072000, next=0x507e8000, last=0x50072000)
3129            at process_kern.c:161
3130        #4  0x10001d12 in schedule () at core.c:777
3131        #5  0x1006a744 in __down (sem=0x507d241c) at semaphore.c:71
3132        #6  0x1006aa10 in __down_failed () at semaphore.c:157
3133        #7  0x1006c5d8 in segv_handler (sc=0x5006e940) at trap_user.c:174
3134        #8  0x1006c5ec in kern_segv_handler (sig=11) at trap_user.c:182
3135        #9  <signal handler called>
3136        #10 0x10155404 in errno ()
3137        #11 0x1006c0aa in segv (address=1342179328, is_write=2) at trap_kern.c:50
3138        #12 0x1006c5d8 in segv_handler (sc=0x5006eaf8) at trap_user.c:174
3139        #13 0x1006c5ec in kern_segv_handler (sig=11) at trap_user.c:182
3140        #14 <signal handler called>
3141        #15 0xc0fd in ?? ()
3142        #16 0x10016647 in sys_write (fd=3,
3143            buf=0x80b8800 <Address 0x80b8800 out of bounds>, count=1024)
3144            at read_write.c:159
3145        #17 0x1006d5b3 in execute_syscall (syscall=4, args=0x5006ef08)
3146            at syscall_kern.c:254
3147        #18 0x1006af87 in really_do_syscall (sig=12) at syscall_user.c:35
3148        #19 <signal handler called>
3149        #20 0x400dc8b0 in ?? ()
3155   The interesting things here are :
3157   o  There are two segfaults on this stack (frames 9 and 14)
3159   o  The first faulting address (frame 11) is 0x50000800
3161   (gdb) p (void *)1342179328
3162   $16 = (void *) 0x50000800
3168   The initial faulting address is interesting because it is on the idle
3169   thread's stack.  I had been seeing the idle thread segfault for no
3170   apparent reason, and the cause looked like stack corruption.  In hopes
3171   of catching the culprit in the act, I had turned off all protections
3172   to that stack while the idle thread wasn't running.  This apparently
3173   tripped that trap.
3176   However, the more immediate problem is that second segfault and I'm
3177   going to concentrate on that.  First, I want to see where the fault
3178   happened, so I have to go look at the sigcontent struct in frame 8:
3182        (gdb) up
3183        #1  0x10068ccd in usr1_pid (pid=1980) at process.c:30
3184        30        kill(pid, SIGUSR1);
3185        (gdb)
3186        #2  0x1006a03f in _switch_to (prev=0x50072000, next=0x507e8000)
3187            at process_kern.c:156
3188        156       usr1_pid(getpid());
3189        (gdb)
3190        #3  0x1006a052 in switch_to (prev=0x50072000, next=0x507e8000, last=0x50072000)
3191            at process_kern.c:161
3192        161       _switch_to(prev, next);
3193        (gdb)
3194        #4  0x10001d12 in schedule () at core.c:777
3195        777             switch_to(prev, next, prev);
3196        (gdb)
3197        #5  0x1006a744 in __down (sem=0x507d241c) at semaphore.c:71
3198        71                      schedule();
3199        (gdb)
3200        #6  0x1006aa10 in __down_failed () at semaphore.c:157
3201        157     }
3202        (gdb)
3203        #7  0x1006c5d8 in segv_handler (sc=0x5006e940) at trap_user.c:174
3204        174       segv(sc->cr2, sc->err & 2);
3205        (gdb)
3206        #8  0x1006c5ec in kern_segv_handler (sig=11) at trap_user.c:182
3207        182       segv_handler(sc);
3208        (gdb) p *sc
3209        Cannot access memory at address 0x0.
3214   That's not very useful, so I'll try a more manual method:
3217        (gdb) p *((struct sigcontext *) (&sig + 1))
3218        $19 = {gs = 0, __gsh = 0, fs = 0, __fsh = 0, es = 43, __esh = 0, ds = 43,
3219          __dsh = 0, edi = 1342179328, esi = 1350378548, ebp = 1342630440,
3220          esp = 1342630420, ebx = 1348150624, edx = 1280, ecx = 0, eax = 0,
3221          trapno = 14, err = 4, eip = 268480945, cs = 35, __csh = 0, eflags = 66118,
3222          esp_at_signal = 1342630420, ss = 43, __ssh = 0, fpstate = 0x0, oldmask = 0,
3223          cr2 = 1280}
3227   The ip is in handle_mm_fault:
3230        (gdb) p (void *)268480945
3231        $20 = (void *) 0x1000b1b1
3232        (gdb) i sym $20
3233        handle_mm_fault + 57 in section .text
3239   Specifically, it's in pte_alloc:
3242        (gdb) i line *$20
3243        Line 124 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3244           starts at address 0x1000b1b1 <handle_mm_fault+57>
3245           and ends at 0x1000b1b7 <handle_mm_fault+63>.
3251   To find where in handle_mm_fault this is, I'll jump forward in the
3252   code until I see an address in that procedure:
3256        (gdb) i line *0x1000b1c0
3257        Line 126 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3258           starts at address 0x1000b1b7 <handle_mm_fault+63>
3259           and ends at 0x1000b1c3 <handle_mm_fault+75>.
3260        (gdb) i line *0x1000b1d0
3261        Line 131 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3262           starts at address 0x1000b1d0 <handle_mm_fault+88>
3263           and ends at 0x1000b1da <handle_mm_fault+98>.
3264        (gdb) i line *0x1000b1e0
3265        Line 61 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3266           starts at address 0x1000b1da <handle_mm_fault+98>
3267           and ends at 0x1000b1e1 <handle_mm_fault+105>.
3268        (gdb) i line *0x1000b1f0
3269        Line 134 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3270           starts at address 0x1000b1f0 <handle_mm_fault+120>
3271           and ends at 0x1000b200 <handle_mm_fault+136>.
3272        (gdb) i line *0x1000b200
3273        Line 135 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3274           starts at address 0x1000b200 <handle_mm_fault+136>
3275           and ends at 0x1000b208 <handle_mm_fault+144>.
3276        (gdb) i line *0x1000b210
3277        Line 139 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/pgalloc.h"
3278           starts at address 0x1000b210 <handle_mm_fault+152>
3279           and ends at 0x1000b219 <handle_mm_fault+161>.
3280        (gdb) i line *0x1000b220
3281        Line 1168 of "memory.c" starts at address 0x1000b21e <handle_mm_fault+166>
3282           and ends at 0x1000b222 <handle_mm_fault+170>.
3288   Something is apparently wrong with the page tables or vma_structs, so
3289   lets go back to frame 11 and have a look at them:
3293   #11 0x1006c0aa in segv (address=1342179328, is_write=2) at trap_kern.c:50
3294   50        handle_mm_fault(current, vma, address, is_write);
3295   (gdb) call pgd_offset_proc(vma->vm_mm, address)
3296   $22 = (pgd_t *) 0x80a548c
3302   That's pretty bogus.  Page tables aren't supposed to be in process
3303   text or data areas.  Let's see what's in the vma:
3306        (gdb) p *vma
3307        $23 = {vm_mm = 0x507d2434, vm_start = 0, vm_end = 134512640,
3308          vm_next = 0x80a4f8c, vm_page_prot = {pgprot = 0}, vm_flags = 31200,
3309          vm_avl_height = 2058, vm_avl_left = 0x80a8c94, vm_avl_right = 0x80d1000,
3310          vm_next_share = 0xaffffdb0, vm_pprev_share = 0xaffffe63,
3311          vm_ops = 0xaffffe7a, vm_pgoff = 2952789626, vm_file = 0xafffffec,
3312          vm_private_data = 0x62}
3313        (gdb) p *vma.vm_mm
3314        $24 = {mmap = 0x507d2434, mmap_avl = 0x0, mmap_cache = 0x8048000,
3315          pgd = 0x80a4f8c, mm_users = {counter = 0}, mm_count = {counter = 134904288},
3316          map_count = 134909076, mmap_sem = {count = {counter = 135073792},
3317            sleepers = -1342177872, wait = {lock = <optimized out or zero length>,
3318              task_list = {next = 0xaffffe63, prev = 0xaffffe7a},
3319              __magic = -1342177670, __creator = -1342177300}, __magic = 98},
3320          page_table_lock = {}, context = 138, start_code = 0, end_code = 0,
3321          start_data = 0, end_data = 0, start_brk = 0, brk = 0, start_stack = 0,
3322          arg_start = 0, arg_end = 0, env_start = 0, env_end = 0, rss = 1350381536,
3323          total_vm = 0, locked_vm = 0, def_flags = 0, cpu_vm_mask = 0, swap_cnt = 0,
3324          swap_address = 0, segments = 0x0}
3330   This also pretty bogus.  With all of the 0x80xxxxx and 0xaffffxxx
3331   addresses, this is looking like a stack was plonked down on top of
3332   these structures.  Maybe it's a stack overflow from the next page:
3336        (gdb) p vma
3337        $25 = (struct vm_area_struct *) 0x507d2434
3343   That's towards the lower quarter of the page, so that would have to
3344   have been pretty heavy stack overflow:
3359   (gdb) x/100x $25
3360   0x507d2434:     0x507d2434      0x00000000      0x08048000      0x080a4f8c
3361   0x507d2444:     0x00000000      0x080a79e0      0x080a8c94      0x080d1000
3362   0x507d2454:     0xaffffdb0      0xaffffe63      0xaffffe7a      0xaffffe7a
3363   0x507d2464:     0xafffffec      0x00000062      0x0000008a      0x00000000
3364   0x507d2474:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3365   0x507d2484:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3366   0x507d2494:     0x00000000      0x00000000      0x507d2fe0      0x00000000
3367   0x507d24a4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3368   0x507d24b4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3369   0x507d24c4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3370   0x507d24d4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3371   0x507d24e4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3372   0x507d24f4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3373   0x507d2504:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3374   0x507d2514:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3375   0x507d2524:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3376   0x507d2534:     0x00000000      0x00000000      0x507d25dc      0x00000000
3377   0x507d2544:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3378   0x507d2554:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3379   0x507d2564:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3380   0x507d2574:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3381   0x507d2584:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3382   0x507d2594:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3383   0x507d25a4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3384   0x507d25b4:     0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
3390   It's not stack overflow.  The only "stack-like" piece of this data is
3391   the vma_struct itself.
3394   At this point, I don't see any avenues to pursue, so I just have to
3395   admit that I have no idea what's going on.  What I will do, though, is
3396   stick a trap on the segfault handler which will stop if it sees any
3397   writes to the idle thread's stack.  That was the thing that happened
3398   first, and it may be that if I can catch it immediately, what's going
3399   on will be somewhat clearer.
3402   12.2.  Episode 2: The case of the hung fsck
3404   After setting a trap in the SEGV handler for accesses to the signal
3405   thread's stack, I reran the kernel.
3408   fsck hung again, this time by hitting the trap:
3425   Setting hostname uml                            [ OK ]
3426   Checking root filesystem
3427   /dev/fhd0 contains a file system with errors, check forced.
3428   Error reading block 86894 (Attempt to read block from filesystem resulted in short read) while reading indirect blocks of inode 19780.
3430   /dev/fhd0: UNEXPECTED INCONSISTENCY; RUN fsck MANUALLY.
3431           (i.e., without -a or -p options)
3432   [ FAILED ]
3434   *** An error occurred during the file system check.
3435   *** Dropping you to a shell; the system will reboot
3436   *** when you leave the shell.
3437   Give root password for maintenance
3438   (or type Control-D for normal startup):
3440   [root@uml /root]# fsck -y /dev/fhd0
3441   fsck -y /dev/fhd0
3442   Parallelizing fsck version 1.14 (9-Jan-1999)
3443   e2fsck 1.14, 9-Jan-1999 for EXT2 FS 0.5b, 95/08/09
3444   /dev/fhd0 contains a file system with errors, check forced.
3445   Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
3446   Error reading block 86894 (Attempt to read block from filesystem resulted in short read) while reading indirect blocks of inode 19780.  Ignore error? yes
3448   Pass 2: Checking directory structure
3449   Error reading block 49405 (Attempt to read block from filesystem resulted in short read).  Ignore error? yes
3451   Directory inode 11858, block 0, offset 0: directory corrupted
3452   Salvage? yes
3454   Missing '.' in directory inode 11858.
3455   Fix? yes
3457   Missing '..' in directory inode 11858.
3458   Fix? yes
3460   Untested (4127) [100fe44c]: trap_kern.c line 31
3466   I need to get the signal thread to detach from pid 4127 so that I can
3467   attach to it with gdb.  This is done by sending it a SIGUSR1, which is
3468   caught by the signal thread, which detaches the process:
3471        kill -USR1 4127
3477   Now I can run gdb on it:
3491   ~/linux/2.3.26/um 1034: gdb linux
3492   GNU gdb 4.17.0.11 with Linux support
3493   Copyright 1998 Free Software Foundation, Inc.
3494   GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
3495   welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
3496   Type "show copying" to see the conditions.
3497   There is absolutely no warranty for GDB.  Type "show warranty" for details.
3498   This GDB was configured as "i386-redhat-linux"...
3499   (gdb) att 4127
3500   Attaching to program `/home/dike/linux/2.3.26/um/linux', Pid 4127
3501   0x10075891 in __libc_nanosleep ()
3507   The backtrace shows that it was in a write and that the fault address
3508   (address in frame 3) is 0x50000800, which is right in the middle of
3509   the signal thread's stack page:
3512        (gdb) bt
3513        #0  0x10075891 in __libc_nanosleep ()
3514        #1  0x1007584d in __sleep (seconds=1000000)
3515            at ../sysdeps/unix/sysv/linux/sleep.c:78
3516        #2  0x1006ce9a in stop () at user_util.c:191
3517        #3  0x1006bf88 in segv (address=1342179328, is_write=2) at trap_kern.c:31
3518        #4  0x1006c628 in segv_handler (sc=0x5006eaf8) at trap_user.c:174
3519        #5  0x1006c63c in kern_segv_handler (sig=11) at trap_user.c:182
3520        #6  <signal handler called>
3521        #7  0xc0fd in ?? ()
3522        #8  0x10016647 in sys_write (fd=3, buf=0x80b8800 "R.", count=1024)
3523            at read_write.c:159
3524        #9  0x1006d603 in execute_syscall (syscall=4, args=0x5006ef08)
3525            at syscall_kern.c:254
3526        #10 0x1006af87 in really_do_syscall (sig=12) at syscall_user.c:35
3527        #11 <signal handler called>
3528        #12 0x400dc8b0 in ?? ()
3529        #13 <signal handler called>
3530        #14 0x400dc8b0 in ?? ()
3531        #15 0x80545fd in ?? ()
3532        #16 0x804daae in ?? ()
3533        #17 0x8054334 in ?? ()
3534        #18 0x804d23e in ?? ()
3535        #19 0x8049632 in ?? ()
3536        #20 0x80491d2 in ?? ()
3537        #21 0x80596b5 in ?? ()
3538        (gdb) p (void *)1342179328
3539        $3 = (void *) 0x50000800
3545   Going up the stack to the segv_handler frame and looking at where in
3546   the code the access happened shows that it happened near line 110 of
3547   block_dev.c:
3557   (gdb) up
3558   #1  0x1007584d in __sleep (seconds=1000000)
3559       at ../sysdeps/unix/sysv/linux/sleep.c:78
3560   ../sysdeps/unix/sysv/linux/sleep.c:78: No such file or directory.
3561   (gdb)
3562   #2  0x1006ce9a in stop () at user_util.c:191
3563   191       while(1) sleep(1000000);
3564   (gdb)
3565   #3  0x1006bf88 in segv (address=1342179328, is_write=2) at trap_kern.c:31
3566   31          KERN_UNTESTED();
3567   (gdb)
3568   #4  0x1006c628 in segv_handler (sc=0x5006eaf8) at trap_user.c:174
3569   174       segv(sc->cr2, sc->err & 2);
3570   (gdb) p *sc
3571   $1 = {gs = 0, __gsh = 0, fs = 0, __fsh = 0, es = 43, __esh = 0, ds = 43,
3572     __dsh = 0, edi = 1342179328, esi = 134973440, ebp = 1342631484,
3573     esp = 1342630864, ebx = 256, edx = 0, ecx = 256, eax = 1024, trapno = 14,
3574     err = 6, eip = 268550834, cs = 35, __csh = 0, eflags = 66070,
3575     esp_at_signal = 1342630864, ss = 43, __ssh = 0, fpstate = 0x0, oldmask = 0,
3576     cr2 = 1342179328}
3577   (gdb) p (void *)268550834
3578   $2 = (void *) 0x1001c2b2
3579   (gdb) i sym $2
3580   block_write + 1090 in section .text
3581   (gdb) i line *$2
3582   Line 209 of "/home/dike/linux/2.3.26/um/include/asm/arch/string.h"
3583      starts at address 0x1001c2a1 <block_write+1073>
3584      and ends at 0x1001c2bf <block_write+1103>.
3585   (gdb) i line *0x1001c2c0
3586   Line 110 of "block_dev.c" starts at address 0x1001c2bf <block_write+1103>
3587      and ends at 0x1001c2e3 <block_write+1139>.
3593   Looking at the source shows that the fault happened during a call to
3594   copy_from_user to copy the data into the kernel:
3597        107             count -= chars;
3598        108             copy_from_user(p,buf,chars);
3599        109             p += chars;
3600        110             buf += chars;
3606   p is the pointer which must contain 0x50000800, since buf contains
3607   0x80b8800 (frame 8 above).  It is defined as:
3610                        p = offset + bh->b_data;
3616   I need to figure out what bh is, and it just so happens that bh is
3617   passed as an argument to mark_buffer_uptodate and mark_buffer_dirty a
3618   few lines later, so I do a little disassembly:
3623   (gdb) disas 0x1001c2bf 0x1001c2e0
3624   Dump of assembler code from 0x1001c2bf to 0x1001c2d0:
3625   0x1001c2bf <block_write+1103>:  addl   %eax,0xc(%ebp)
3626   0x1001c2c2 <block_write+1106>:  movl   0xfffffdd4(%ebp),%edx
3627   0x1001c2c8 <block_write+1112>:  btsl   $0x0,0x18(%edx)
3628   0x1001c2cd <block_write+1117>:  btsl   $0x1,0x18(%edx)
3629   0x1001c2d2 <block_write+1122>:  sbbl   %ecx,%ecx
3630   0x1001c2d4 <block_write+1124>:  testl  %ecx,%ecx
3631   0x1001c2d6 <block_write+1126>:  jne    0x1001c2e3 <block_write+1139>
3632   0x1001c2d8 <block_write+1128>:  pushl  $0x0
3633   0x1001c2da <block_write+1130>:  pushl  %edx
3634   0x1001c2db <block_write+1131>:  call   0x1001819c <__mark_buffer_dirty>
3635   End of assembler dump.
3641   At that point, bh is in %edx (address 0x1001c2da), which is calculated
3642   at 0x1001c2c2 as %ebp + 0xfffffdd4, so I figure exactly what that is,
3643   taking %ebp from the sigcontext_struct above:
3646        (gdb) p (void *)1342631484
3647        $5 = (void *) 0x5006ee3c
3648        (gdb) p 0x5006ee3c+0xfffffdd4
3649        $6 = 1342630928
3650        (gdb) p (void *)$6
3651        $7 = (void *) 0x5006ec10
3652        (gdb) p *((void **)$7)
3653        $8 = (void *) 0x50100200
3659   Now, I look at the structure to see what's in it, and particularly,
3660   what its b_data field contains:
3663        (gdb) p *((struct buffer_head *)0x50100200)
3664        $13 = {b_next = 0x50289380, b_blocknr = 49405, b_size = 1024, b_list = 0,
3665          b_dev = 15872, b_count = {counter = 1}, b_rdev = 15872, b_state = 24,
3666          b_flushtime = 0, b_next_free = 0x501001a0, b_prev_free = 0x50100260,
3667          b_this_page = 0x501001a0, b_reqnext = 0x0, b_pprev = 0x507fcf58,
3668          b_data = 0x50000800 "", b_page = 0x50004000,
3669          b_end_io = 0x10017f60 <end_buffer_io_sync>, b_dev_id = 0x0,
3670          b_rsector = 98810, b_wait = {lock = <optimized out or zero length>,
3671            task_list = {next = 0x50100248, prev = 0x50100248}, __magic = 1343226448,
3672            __creator = 0}, b_kiobuf = 0x0}
3678   The b_data field is indeed 0x50000800, so the question becomes how
3679   that happened.  The rest of the structure looks fine, so this probably
3680   is not a case of data corruption.  It happened on purpose somehow.
3683   The b_page field is a pointer to the page_struct representing the
3684   0x50000000 page.  Looking at it shows the kernel's idea of the state
3685   of that page:
3689   (gdb) p *$13.b_page
3690   $17 = {list = {next = 0x50004a5c, prev = 0x100c5174}, mapping = 0x0,
3691     index = 0, next_hash = 0x0, count = {counter = 1}, flags = 132, lru = {
3692       next = 0x50008460, prev = 0x50019350}, wait = {
3693       lock = <optimized out or zero length>, task_list = {next = 0x50004024,
3694         prev = 0x50004024}, __magic = 1342193708, __creator = 0},
3695     pprev_hash = 0x0, buffers = 0x501002c0, virtual = 1342177280,
3696     zone = 0x100c5160}
3702   Some sanity-checking: the virtual field shows the "virtual" address of
3703   this page, which in this kernel is the same as its "physical" address,
3704   and the page_struct itself should be mem_map[0], since it represents
3705   the first page of memory:
3709        (gdb) p (void *)1342177280
3710        $18 = (void *) 0x50000000
3711        (gdb) p mem_map
3712        $19 = (mem_map_t *) 0x50004000
3718   These check out fine.
3721   Now to check out the page_struct itself.  In particular, the flags
3722   field shows whether the page is considered free or not:
3725        (gdb) p (void *)132
3726        $21 = (void *) 0x84
3732   The "reserved" bit is the high bit, which is definitely not set, so
3733   the kernel considers the signal stack page to be free and available to
3734   be used.
3737   At this point, I jump to conclusions and start looking at my early
3738   boot code, because that's where that page is supposed to be reserved.
3741   In my setup_arch procedure, I have the following code which looks just
3742   fine:
3746        bootmap_size = init_bootmem(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
3747        free_bootmem(__pa(low_physmem) + bootmap_size, high_physmem - low_physmem);
3753   Two stack pages have already been allocated, and low_physmem points to
3754   the third page, which is the beginning of free memory.
3755   The init_bootmem call declares the entire memory to the boot memory
3756   manager, which marks it all reserved.  The free_bootmem call frees up
3757   all of it, except for the first two pages.  This looks correct to me.
3760   So, I decide to see init_bootmem run and make sure that it is marking
3761   those first two pages as reserved.  I never get that far.
3764   Stepping into init_bootmem, and looking at bootmem_map before looking
3765   at what it contains shows the following:
3769        (gdb) p bootmem_map
3770        $3 = (void *) 0x50000000
3776   Aha!  The light dawns.  That first page is doing double duty as a
3777   stack and as the boot memory map.  The last thing that the boot memory
3778   manager does is to free the pages used by its memory map, so this page
3779   is getting freed even its marked as reserved.
3782   The fix was to initialize the boot memory manager before allocating
3783   those two stack pages, and then allocate them through the boot memory
3784   manager.  After doing this, and fixing a couple of subsequent buglets,
3785   the stack corruption problem disappeared.
3791   13.  What to do when UML doesn't work
3796   13.1.  Strange compilation errors when you build from source
3798   As of test11, it is necessary to have "ARCH=um" in the environment or
3799   on the make command line for all steps in building UML, including
3800   clean, distclean, or mrproper, config, menuconfig, or xconfig, dep,
3801   and linux.  If you forget for any of them, the i386 build seems to
3802   contaminate the UML build.  If this happens, start from scratch with
3805        host%
3806        make mrproper ARCH=um
3811   and repeat the build process with ARCH=um on all the steps.
3814   See ``Compiling the kernel and modules''  for more details.
3817   Another cause of strange compilation errors is building UML in
3818   /usr/src/linux.  If you do this, the first thing you need to do is
3819   clean up the mess you made.  The /usr/src/linux/asm link will now
3820   point to /usr/src/linux/asm-um.  Make it point back to
3821   /usr/src/linux/asm-i386.  Then, move your UML pool someplace else and
3822   build it there.  Also see below, where a more specific set of symptoms
3823   is described.
3827   13.3.  A variety of panics and hangs with /tmp on a reiserfs  filesys-
3828   tem
3830   I saw this on reiserfs 3.5.21 and it seems to be fixed in 3.5.27.
3831   Panics preceded by
3834        Detaching pid nnnn
3838   are diagnostic of this problem.  This is a reiserfs bug which causes a
3839   thread to occasionally read stale data from a mmapped page shared with
3840   another thread.  The fix is to upgrade the filesystem or to have /tmp
3841   be an ext2 filesystem.
3845   13.4.  The compile fails with errors about conflicting types for
3846   'open', 'dup', and 'waitpid'
3848   This happens when you build in /usr/src/linux.  The UML build makes
3849   the include/asm link point to include/asm-um.  /usr/include/asm points
3850   to /usr/src/linux/include/asm, so when that link gets moved, files
3851   which need to include the asm-i386 versions of headers get the
3852   incompatible asm-um versions.  The fix is to move the include/asm link
3853   back to include/asm-i386 and to do UML builds someplace else.
3857   13.5.  UML doesn't work when /tmp is an NFS filesystem
3859   This seems to be a similar situation with the ReiserFS problem above.
3860   Some versions of NFS seems not to handle mmap correctly, which UML
3861   depends on.  The workaround is have /tmp be a non-NFS directory.
3864   13.6.  UML hangs on boot when compiled with gprof support
3866   If you build UML with gprof support and, early in the boot, it does
3867   this
3870        kernel BUG at page_alloc.c:100!
3875   you have a buggy gcc.  You can work around the problem by removing
3876   UM_FASTCALL from CFLAGS in arch/um/Makefile-i386.  This will open up
3877   another bug, but that one is fairly hard to reproduce.
3881   13.7.  syslogd dies with a SIGTERM on startup
3883   The exact boot error depends on the distribution that you're booting,
3884   but Debian produces this:
3887        /etc/rc2.d/S10sysklogd: line 49:    93 Terminated
3888        start-stop-daemon --start --quiet --exec /sbin/syslogd -- $SYSLOGD
3893   This is a syslogd bug.  There's a race between a parent process
3894   installing a signal handler and its child sending the signal.  See
3895   this uml-devel post <http://www.geocrawler.com/lists/3/Source-
3896   Forge/709/0/6612801>  for the details.
3900   13.8.  TUN/TAP networking doesn't work on a 2.4 host
3902   There are a couple of problems which were
3903   <http://www.geocrawler.com/lists/3/SourceForge/597/0/> name="pointed
3904   out">  by Tim Robinson <timro at trkr dot net>
3906   o  It doesn't work on hosts running 2.4.7 (or thereabouts) or earlier.
3907      The fix is to upgrade to something more recent and then read the
3908      next item.
3910   o  If you see
3913        File descriptor in bad state
3917   when you bring up the device inside UML, you have a header mismatch
3918   between the original kernel and the upgraded one.  Make /usr/src/linux
3919   point at the new headers.  This will only be a problem if you build
3920   uml_net yourself.
3924   13.9.  You can network to the host but not to other machines on the
3925   net
3927   If you can connect to the host, and the host can connect to UML, but
3928   you cannot connect to any other machines, then you may need to enable
3929   IP Masquerading on the host.  Usually this is only experienced when
3930   using private IP addresses (192.168.x.x or 10.x.x.x) for host/UML
3931   networking, rather than the public address space that your host is
3932   connected to.  UML does not enable IP Masquerading, so you will need
3933   to create a static rule to enable it:
3936        host%
3937        iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
3942   Replace eth0 with the interface that you use to talk to the rest of
3943   the world.
3946   Documentation on IP Masquerading, and SNAT, can be found at
3947   www.netfilter.org  <http://www.netfilter.org> .
3950   If you can reach the local net, but not the outside Internet, then
3951   that is usually a routing problem.  The UML needs a default route:
3954        UML#
3955        route add default gw gateway IP
3960   The gateway IP can be any machine on the local net that knows how to
3961   reach the outside world.  Usually, this is the host or the local net-
3962   work's gateway.
3965   Occasionally, we hear from someone who can reach some machines, but
3966   not others on the same net, or who can reach some ports on other
3967   machines, but not others.  These are usually caused by strange
3968   firewalling somewhere between the UML and the other box.  You track
3969   this down by running tcpdump on every interface the packets travel
3970   over and see where they disappear.  When you find a machine that takes
3971   the packets in, but does not send them onward, that's the culprit.
3975   13.10.  I have no root and I want to scream
3977   Thanks to Birgit Wahlich for telling me about this strange one.  It
3978   turns out that there's a limit of six environment variables on the
3979   kernel command line.  When that limit is reached or exceeded, argument
3980   processing stops, which means that the 'root=' argument that UML
3981   usually adds is not seen.  So, the filesystem has no idea what the
3982   root device is, so it panics.
3985   The fix is to put less stuff on the command line.  Glomming all your
3986   setup variables into one is probably the best way to go.
3990   13.11.  UML build conflict between ptrace.h and ucontext.h
3992   On some older systems, /usr/include/asm/ptrace.h and
3993   /usr/include/sys/ucontext.h define the same names.  So, when they're
3994   included together, the defines from one completely mess up the parsing
3995   of the other, producing errors like:
3996        /usr/include/sys/ucontext.h:47: parse error before
3997        `10'
4002   plus a pile of warnings.
4005   This is a libc botch, which has since been fixed, and I don't see any
4006   way around it besides upgrading.
4010   13.12.  The UML BogoMips is exactly half the host's BogoMips
4012   On i386 kernels, there are two ways of running the loop that is used
4013   to calculate the BogoMips rating, using the TSC if it's there or using
4014   a one-instruction loop.  The TSC produces twice the BogoMips as the
4015   loop.  UML uses the loop, since it has nothing resembling a TSC, and
4016   will get almost exactly the same BogoMips as a host using the loop.
4017   However, on a host with a TSC, its BogoMips will be double the loop
4018   BogoMips, and therefore double the UML BogoMips.
4022   13.13.  When you run UML, it immediately segfaults
4024   If the host is configured with the 2G/2G address space split, that's
4025   why.  See ``UML on 2G/2G hosts''  for the details on getting UML to
4026   run on your host.
4030   13.14.  xterms appear, then immediately disappear
4032   If you're running an up to date kernel with an old release of
4033   uml_utilities, the port-helper program will not work properly, so
4034   xterms will exit straight after they appear. The solution is to
4035   upgrade to the latest release of uml_utilities.  Usually this problem
4036   occurs when you have installed a packaged release of UML then compiled
4037   your own development kernel without upgrading the uml_utilities from
4038   the source distribution.
4042   13.15.  Any other panic, hang, or strange behavior
4044   If you're seeing truly strange behavior, such as hangs or panics that
4045   happen in random places, or you try running the debugger to see what's
4046   happening and it acts strangely, then it could be a problem in the
4047   host kernel.  If you're not running a stock Linus or -ac kernel, then
4048   try that.  An early version of the preemption patch and a 2.4.10 SuSE
4049   kernel have caused very strange problems in UML.
4052   Otherwise, let me know about it.  Send a message to one of the UML
4053   mailing lists - either the developer list - user-mode-linux-devel at
4054   lists dot sourceforge dot net (subscription info) or the user list -
4055   user-mode-linux-user at lists dot sourceforge do net (subscription
4056   info), whichever you prefer.  Don't assume that everyone knows about
4057   it and that a fix is imminent.
4060   If you want to be super-helpful, read ``Diagnosing Problems'' and
4061   follow the instructions contained therein.
4062   14.  Diagnosing Problems
4065   If you get UML to crash, hang, or otherwise misbehave, you should
4066   report this on one of the project mailing lists, either the developer
4067   list - user-mode-linux-devel at lists dot sourceforge dot net
4068   (subscription info) or the user list - user-mode-linux-user at lists
4069   dot sourceforge dot net (subscription info).  When you do, it is
4070   likely that I will want more information.  So, it would be helpful to
4071   read the stuff below, do whatever is applicable in your case, and
4072   report the results to the list.
4075   For any diagnosis, you're going to need to build a debugging kernel.
4076   The binaries from this site aren't debuggable.  If you haven't done
4077   this before, read about ``Compiling the kernel and modules''  and
4078   ``Kernel debugging''  UML first.
4081   14.1.  Case 1 : Normal kernel panics
4083   The most common case is for a normal thread to panic.  To debug this,
4084   you will need to run it under the debugger (add 'debug' to the command
4085   line).  An xterm will start up with gdb running inside it.  Continue
4086   it when it stops in start_kernel and make it crash.  Now ^C gdb and
4089   If the panic was a "Kernel mode fault", then there will be a segv
4090   frame on the stack and I'm going to want some more information.  The
4091   stack might look something like this:
4094        (UML gdb)  backtrace
4095        #0  0x1009bf76 in __sigprocmask (how=1, set=0x5f347940, oset=0x0)
4096            at ../sysdeps/unix/sysv/linux/sigprocmask.c:49
4097        #1  0x10091411 in change_sig (signal=10, on=1) at process.c:218
4098        #2  0x10094785 in timer_handler (sig=26) at time_kern.c:32
4099        #3  0x1009bf38 in __restore ()
4100            at ../sysdeps/unix/sysv/linux/i386/sigaction.c:125
4101        #4  0x1009534c in segv (address=8, ip=268849158, is_write=2, is_user=0)
4102            at trap_kern.c:66
4103        #5  0x10095c04 in segv_handler (sig=11) at trap_user.c:285
4104        #6  0x1009bf38 in __restore ()
4109   I'm going to want to see the symbol and line information for the value
4110   of ip in the segv frame.  In this case, you would do the following:
4113        (UML gdb)  i sym 268849158
4118   and
4121        (UML gdb)  i line *268849158
4126   The reason for this is the __restore frame right above the segv_han-
4127   dler frame is hiding the frame that actually segfaulted.  So, I have
4128   to get that information from the faulting ip.
4131   14.2.  Case 2 : Tracing thread panics
4133   The less common and more painful case is when the tracing thread
4134   panics.  In this case, the kernel debugger will be useless because it
4135   needs a healthy tracing thread in order to work.  The first thing to
4136   do is get a backtrace from the tracing thread.  This is done by
4137   figuring out what its pid is, firing up gdb, and attaching it to that
4138   pid.  You can figure out the tracing thread pid by looking at the
4139   first line of the console output, which will look like this:
4142        tracing thread pid = 15851
4147   or by running ps on the host and finding the line that looks like
4148   this:
4151        jdike 15851 4.5 0.4 132568 1104 pts/0 S 21:34 0:05 ./linux [(tracing thread)]
4156   If the panic was 'segfault in signals', then follow the instructions
4157   above for collecting information about the location of the seg fault.
4160   If the tracing thread flaked out all by itself, then send that
4161   backtrace in and wait for our crack debugging team to fix the problem.
4164   14.3.  Case 3 : Tracing thread panics caused by other threads
4166   However, there are cases where the misbehavior of another thread
4167   caused the problem.  The most common panic of this type is:
4170        wait_for_stop failed to wait for  <pid>  to stop with  <signal number>
4175   In this case, you'll need to get a backtrace from the process men-
4176   tioned in the panic, which is complicated by the fact that the kernel
4177   debugger is defunct and without some fancy footwork, another gdb can't
4178   attach to it.  So, this is how the fancy footwork goes:
4180   In a shell:
4183        host% kill -STOP pid
4188   Run gdb on the tracing thread as described in case 2 and do:
4191        (host gdb)  call detach(pid)
4194   If you get a segfault, do it again.  It always works the second time.
4196   Detach from the tracing thread and attach to that other thread:
4199        (host gdb)  detach
4206        (host gdb)  attach pid
4211   If gdb hangs when attaching to that process, go back to a shell and
4212   do:
4215        host%
4216        kill -CONT pid
4221   And then get the backtrace:
4224        (host gdb)  backtrace
4230   14.4.  Case 4 : Hangs
4232   Hangs seem to be fairly rare, but they sometimes happen.  When a hang
4233   happens, we need a backtrace from the offending process.  Run the
4234   kernel debugger as described in case 1 and get a backtrace.  If the
4235   current process is not the idle thread, then send in the backtrace.
4236   You can tell that it's the idle thread if the stack looks like this:
4239        #0  0x100b1401 in __libc_nanosleep ()
4240        #1  0x100a2885 in idle_sleep (secs=10) at time.c:122
4241        #2  0x100a546f in do_idle () at process_kern.c:445
4242        #3  0x100a5508 in cpu_idle () at process_kern.c:471
4243        #4  0x100ec18f in start_kernel () at init/main.c:592
4244        #5  0x100a3e10 in start_kernel_proc (unused=0x0) at um_arch.c:71
4245        #6  0x100a383f in signal_tramp (arg=0x100a3dd8) at trap_user.c:50
4250   If this is the case, then some other process is at fault, and went to
4251   sleep when it shouldn't have.  Run ps on the host and figure out which
4252   process should not have gone to sleep and stayed asleep.  Then attach
4253   to it with gdb and get a backtrace as described in case 3.
4260   15.  Thanks
4263   A number of people have helped this project in various ways, and this
4264   page gives recognition where recognition is due.
4267   If you're listed here and you would prefer a real link on your name,
4268   or no link at all, instead of the despammed email address pseudo-link,
4269   let me know.
4272   If you're not listed here and you think maybe you should be, please
4273   let me know that as well.  I try to get everyone, but sometimes my
4274   bookkeeping lapses and I forget about contributions.
4277   15.1.  Code and Documentation
4279   Rusty Russell <rusty at linuxcare.com.au>  -
4281   o  wrote the  HOWTO <http://user-mode-
4282      linux.sourceforge.net/UserModeLinux-HOWTO.html>
4284   o  prodded me into making this project official and putting it on
4285      SourceForge
4287   o  came up with the way cool UML logo <http://user-mode-
4288      linux.sourceforge.net/uml-small.png>
4290   o  redid the config process
4293   Peter Moulder <reiter at netspace.net.au>  - Fixed my config and build
4294   processes, and added some useful code to the block driver
4297   Bill Stearns <wstearns at pobox.com>  -
4299   o  HOWTO updates
4301   o  lots of bug reports
4303   o  lots of testing
4305   o  dedicated a box (uml.ists.dartmouth.edu) to support UML development
4307   o  wrote the mkrootfs script, which allows bootable filesystems of
4308      RPM-based distributions to be cranked out
4310   o  cranked out a large number of filesystems with said script
4313   Jim Leu <jleu at mindspring.com>  - Wrote the virtual ethernet driver
4314   and associated usermode tools
4316   Lars Brinkhoff <http://lars.nocrew.org/>  - Contributed the ptrace
4317   proxy from his own  project <http://a386.nocrew.org/> to allow easier
4318   kernel debugging
4321   Andrea Arcangeli <andrea at suse.de>  - Redid some of the early boot
4322   code so that it would work on machines with Large File Support
4325   Chris Emerson <http://www.chiark.greenend.org.uk/~cemerson/>  - Did
4326   the first UML port to Linux/ppc
4329   Harald Welte <laforge at gnumonks.org>  - Wrote the multicast
4330   transport for the network driver
4333   Jorgen Cederlof - Added special file support to hostfs
4336   Greg Lonnon  <glonnon at ridgerun dot com>  - Changed the ubd driver
4337   to allow it to layer a COW file on a shared read-only filesystem and
4338   wrote the iomem emulation support
4341   Henrik Nordstrom <http://hem.passagen.se/hno/>  - Provided a variety
4342   of patches, fixes, and clues
4345   Lennert Buytenhek - Contributed various patches, a rewrite of the
4346   network driver, the first implementation of the mconsole driver, and
4347   did the bulk of the work needed to get SMP working again.
4350   Yon Uriarte - Fixed the TUN/TAP network backend while I slept.
4353   Adam Heath - Made a bunch of nice cleanups to the initialization code,
4354   plus various other small patches.
4357   Matt Zimmerman - Matt volunteered to be the UML Debian maintainer and
4358   is doing a real nice job of it.  He also noticed and fixed a number of
4359   actually and potentially exploitable security holes in uml_net.  Plus
4360   the occasional patch.  I like patches.
4363   James McMechan - James seems to have taken over maintenance of the ubd
4364   driver and is doing a nice job of it.
4367   Chandan Kudige - wrote the umlgdb script which automates the reloading
4368   of module symbols.
4371   Steve Schmidtke - wrote the UML slirp transport and hostaudio drivers,
4372   enabling UML processes to access audio devices on the host. He also
4373   submitted patches for the slip transport and lots of other things.
4376   David Coulson <http://davidcoulson.net>  -
4378   o  Set up the usermodelinux.org <http://usermodelinux.org>  site,
4379      which is a great way of keeping the UML user community on top of
4380      UML goings-on.
4382   o  Site documentation and updates
4384   o  Nifty little UML management daemon  UMLd
4385      <http://uml.openconsultancy.com/umld/>
4387   o  Lots of testing and bug reports
4392   15.2.  Flushing out bugs
4396   o  Yuri Pudgorodsky
4398   o  Gerald Britton
4400   o  Ian Wehrman
4402   o  Gord Lamb
4404   o  Eugene Koontz
4406   o  John H. Hartman
4408   o  Anders Karlsson
4410   o  Daniel Phillips
4412   o  John Fremlin
4414   o  Rainer Burgstaller
4416   o  James Stevenson
4418   o  Matt Clay
4420   o  Cliff Jefferies
4422   o  Geoff Hoff
4424   o  Lennert Buytenhek
4426   o  Al Viro
4428   o  Frank Klingenhoefer
4430   o  Livio Baldini Soares
4432   o  Jon Burgess
4434   o  Petru Paler
4436   o  Paul
4438   o  Chris Reahard
4440   o  Sverker Nilsson
4442   o  Gong Su
4444   o  johan verrept
4446   o  Bjorn Eriksson
4448   o  Lorenzo Allegrucci
4450   o  Muli Ben-Yehuda
4452   o  David Mansfield
4454   o  Howard Goff
4456   o  Mike Anderson
4458   o  John Byrne
4460   o  Sapan J. Batia
4462   o  Iris Huang
4464   o  Jan Hudec
4466   o  Voluspa
4471   15.3.  Buglets and clean-ups
4475   o  Dave Zarzycki
4477   o  Adam Lazur
4479   o  Boria Feigin
4481   o  Brian J. Murrell
4483   o  JS
4485   o  Roman Zippel
4487   o  Wil Cooley
4489   o  Ayelet Shemesh
4491   o  Will Dyson
4493   o  Sverker Nilsson
4495   o  dvorak
4497   o  v.naga srinivas
4499   o  Shlomi Fish
4501   o  Roger Binns
4503   o  johan verrept
4505   o  MrChuoi
4507   o  Peter Cleve
4509   o  Vincent Guffens
4511   o  Nathan Scott
4513   o  Patrick Caulfield
4515   o  jbearce
4517   o  Catalin Marinas
4519   o  Shane Spencer
4521   o  Zou Min
4524   o  Ryan Boder
4526   o  Lorenzo Colitti
4528   o  Gwendal Grignou
4530   o  Andre' Breiler
4532   o  Tsutomu Yasuda
4536   15.4.  Case Studies
4539   o  Jon Wright
4541   o  William McEwan
4543   o  Michael Richardson
4547   15.5.  Other contributions
4550   Bill Carr <Bill.Carr at compaq.com>  made the Red Hat mkrootfs script
4551   work with RH 6.2.
4553   Michael Jennings <mikejen at hevanet.com>  sent in some material which
4554   is now gracing the top of the  index  page <http://user-mode-
4555   linux.sourceforge.net/>  of this site.
4557   SGI <http://www.sgi.com>  (and more specifically Ralf Baechle <ralf at
4558   uni-koblenz.de> ) gave me an account on oss.sgi.com
4559   <http://www.oss.sgi.com> .  The bandwidth there made it possible to
4560   produce most of the filesystems available on the project download
4561   page.
4563   Laurent Bonnaud <Laurent.Bonnaud at inpg.fr>  took the old grotty
4564   Debian filesystem that I've been distributing and updated it to 2.2.
4565   It is now available by itself here.
4567   Rik van Riel gave me some ftp space on ftp.nl.linux.org so I can make
4568   releases even when Sourceforge is broken.
4570   Rodrigo de Castro looked at my broken pte code and told me what was
4571   wrong with it, letting me fix a long-standing (several weeks) and
4572   serious set of bugs.
4574   Chris Reahard built a specialized root filesystem for running a DNS
4575   server jailed inside UML.  It's available from the download
4576   <http://user-mode-linux.sourceforge.net/dl-sf.html>  page in the Jail
4577   Filesystems section.