Ubuntu 22.04: 使用chroot切换到Ubuntu18.04运行环境进行开发编译

前言

     在嵌入式开发的过程中, 难免会碰到不同SDK对编译环境的不同需求, 少则安转一些依赖软件和工具, 多的则要求指定的系统版本.
比如, Android 5.1和7.1的SDK, Ubuntu 16.04可以满足, 更高版本的则会要求18.04及以上.
如何来解决这个问题, 一般可以考虑几种做法:

1. 安装对应版本的主机, 用来编译不同的SDK (适合企业, 有足够的硬件主机)
2. 使用虚拟技术, 把系统环境安装到虚拟机, 比如: VMware, Virtualbox (需要大量的磁盘空间)
3. 将系统安装到U盘; (频繁切换系统比较麻烦)
4. 使用chroot切换运行环境; (灵活, 稍复杂)

由于项目需要, 把Ubuntu18.04 安装在 U 盘上, 而平时的主要工作系统用是22.04, 文档工具也都在22.04中, 频繁切换系统稍显麻烦, 于是考虑使用 chroot 来切换的 Ubuntu 系统进行后续的开发工作;

     chroot 就是 change-root，可以说是最简单和古老的容器化软件之一，它允许用户安全地将应用程序和服务隔离。在计算术语中，隔离是将程序限制在一个受限空间内，具有预定义的资源。

如果您熟悉 Docker 及其工作原理，您可以将 chroot 视为其大幅简化的版本。chroot 通过更改程序的根目录，限制访问和可见性，从而提供了额外的隔离和安全层级。

准备工作

1. ubuntu 18.04 已经正确安装到U盘, 并可以正常挂在U盘到当前的系统中(本文以/dev/sdc4为例)

2. 确保有sudo权限：需要挂载文件系统和进行其他管理任务。

3. 挂载目标分区：首先，需要将/dev/sdc4挂载到一个目录下，比如/mnt/u18。

   sudo mkdir -p /mnt/u18
   sudo mount /dev/sdc4 /mnt/u18
   

4. 挂载必要的文件系统：为了使chroot环境正常运行，你需要挂载一些必要的文件系统，如proc, sys, 和 dev。

   for i in /proc /sys /dev /dev/pts; do sudo mount -B $i /mnt/u18$i; done
   

进入chroot环境

sudo chroot /mnt/u18 /bin/bash

退出chroot环境

完成工作后，通过简单的输入exit或按Ctrl+D离开chroot环境。

• 不要忘记卸载之前挂载的文件系统：

  for i in /proc /sys /dev /dev/pts; do sudo umount /mnt/u18$i; done
  

• 卸载分区本身：

   sudo umount /mnt/u18
  

这样就完成了从Ubuntu 20.04系统进入到另一个安装在/dev/sdc4上的Ubuntu 18.04系统中, 在这个系统中, 同样可以执行各种各样的命令, 比如: su user, gcc, make, ldd --version等等.

小提示

1. 尽量简化目标环境(Ubuntu18.04)的分区, 可以考虑使用单分区安装(/ /home等不需要单独分区)
2. 目标环境系统安装软件和工具时, 不要用snap, 否则容易出错(比如出现过CMake执行卡住)
3. /proc /sys /dev /dev/pts 需要挂载上, 减少莫名其妙运行命令失败的问题
4. 开发环境的搭建, 最好是在安装ubuntu18.04系统之后, 减少在chroot中操作导致的问题
5. 局域网一般是通的, 外网有是需要手动配置DNS(/etc/resolv.conf)
6. 在成功切换后, 未在Android SDK编译验证; 目前验证过的有buildroot和海思平台的SDK
7. 默认是root身份登录, 要保持文件的权限等属性, 尽量切换到对应的用户

整合文件系统挂载脚本:

#!/bin/bash
# 挂载路径
U18=/mnt/u18

function usage(){
	echo "USAGE: mount all storage device for ubuntu 18.04"
	echo "  after this, you can use 'sudo chroot /mnt/u18' to goto ubuntu 18.04"
	echo "  [start] start mount all"
	echo "  [stop]  stop and umount all"
}

function umountAll(){
	if [ $1 ] && [ $1 == all ]; then
		sudo umount ${U18}/proc
		sudo umount ${U18}/sys
		sudo umount ${U18}/dev
	fi

	sudo umount ${dev_home}
	sudo umount ${dev_code}
	sudo umount ${dev_root}
}

if [ ! $1 ]; then
	usage
	exit 0
fi

# 通过UUID 查找存储设备的设备路径
UUID_HOME="aaaaaaaa-16dc-4201-acc0-0b6205116ffb"
UUID_ROOT="bbbbbbbb-a68b-4336-9ffb-ed44f1d1293f"
UUID_CODE="cccccccc-d38c-405c-bb0a-dca41897e808"

dev_home=`blkid -U ${UUID_HOME}`
dev_root=`blkid -U ${UUID_ROOT}`
dev_code=`blkid -U ${UUID_CODE}`

echo "HOME: ${dev_home}"
echo "ROOT: ${dev_root}"
echo "CODE: ${dev_code}"

if [ $1 == start ]; then
	echo "start umount"
	umountAll


	if [ ! -d /mnt/u18 ]; then
		sudo mkdir ${U18}
	fi

	sudo chmod 777 ${U18}

	sudo mount ${dev_root} ${U18}
	sudo mount ${dev_home} ${U18}/home
	sudo mount ${dev_code} ${U18}/mnt
	
	sudo mount -t proc /proc ${U18}/proc
	sudo mount --rbind /sys ${U18}/sys
	sudo mount --rbind /dev ${U18}/dev

elif [ $1 == stop ]; then
	echo "stop, umount all"
	umountAll all
fi

参考

Linux 中的 chroot 是什么以及它的工作原理
Chroot 简介