Ubuntu 系统下通过网络传输内核至 QEMU 虚拟机的安装指南

原创于 2025-12-10 06:30:00 发布 · 736 阅读

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本文以 **Ubuntu ** 为环境，详细介绍通过网络传输主机编译内核并在虚拟机中安装的完整流程，无需挂载虚拟机根文件系统，操作灵活且符合 Ubuntu 使用习惯。

1. 前提条件

内核文件准备：主机已完成内核编译（以 linux-6.1.0 为例），核心产物需存在：
内核镜像：arch/x86/boot/bzImage
内核模块：编译目录下已完成 make modules 编译
符号表（可选，调试用）：System.map
网络基础：QEMU 虚拟机已配置网络（能访问主机），且虚拟机内具备 wget/scp/sudo 权限。
环境匹配：主机与虚拟机架构一致（本文以 x86_64 为例，ARM 架构仅路径需调整）。

2. 配置 QEMU 虚拟机网络（确保连通性）

核心是通过 QEMU 网络参数实现虚拟机与主机的通信，推荐使用 user 网络（NAT 模式，无需额外配置），并配置端口转发方便文件传输。

2.1 启动带网络配置的虚拟机

主机终端执行以下命令，启动虚拟机并配置网络：


qemu-system-x86_64 \
  -nographic \                # 无图形界面，仅命令行
  -kernel ~/linux-6.1.0/arch/x86/boot/bzImage \  # 临时用旧内核启动
  -drive file=ubuntu22.04-rootfs.ext4,format=raw,if=virtio \  # 虚拟机根文件系统
  -append "console=ttyS0 root=/dev/vda rw" \  # 内核参数，指定控制台和根分区
  -m 2048 \                   # 分配 2G 内存
  -smp 2 \                    # 分配 2 核 CPU
  -net nic -net user,hostfwd=tcp::2222-:22  # 核心：开启网络，主机2222端口→虚拟机22端口

参数说明：

-net nic -net user：启用 QEMU 用户网络，虚拟机默认网关为 10.0.2.2（即主机的网络映射 IP）。
hostfwd=tcp::2222-:22：端口转发，后续可通过主机 2222 端口 SSH 连接虚拟机。

2.2 验证虚拟机网络连通性

虚拟机启动后，在其控制台执行以下命令，测试与主机的连通性：


# ping 主机映射 IP（10.0.2.2），发送3个数据包后停止
ping -c 3 10.0.2.2

若输出“3 packets transmitted, 3 received”，说明网络正常；若不通，检查 QEMU 启动参数是否包含网络配置，或临时关闭主机防火墙（sudo ufw disable）。

3. 主机端准备内核文件（打包+暴露服务）

主机需将内核镜像、模块等文件整理打包，并通过 HTTP 服务暴露，供虚拟机下载。

3.1 编译并打包内核模块

内核模块需完整传输，先编译（若未完成）再打包，避免传输零散文件：


# 1. 进入内核编译目录
cd ~/linux-6.1.0

# 2. 编译内核模块（-j 后跟CPU核心数，加速编译，如 -j8）
make modules -j$(nproc)

# 3. 创建临时目录，存放待传输的内核文件
mkdir -p ~/kernel-files

# 4. 复制内核镜像到临时目录，并命名为易识别格式
cp arch/x86/boot/bzImage ~/kernel-files/vmlinuz-6.1.0-custom

# 5. 复制内核符号表（可选，调试用）
cp System.map ~/kernel-files/System.map-6.1.0-custom

# 6. 安装模块到临时目录（模拟模块安装路径）
sudo make INSTALL_MOD_PATH=~/kernel-files modules_install

# 7. 打包模块目录（减小传输体积）
cd ~/kernel-files
tar -zcvf modules-6.1.0-custom.tar.gz lib/modules/6.1.0-custom/

执行完成后，~/kernel-files 目录下会生成 3 个核心文件：

vmlinuz-6.1.0-custom：重命名后的内核镜像
System.map-6.1.0-custom：内核符号表
modules-6.1.0-custom.tar.gz：打包后的内核模块

3.2 主机启动 HTTP 服务

使用 Python 内置 HTTP 服务器，暴露 kernel-files 目录，无需安装额外软件：


# 进入内核文件目录
cd ~/kernel-files

# 启动 HTTP 服务，端口 8000（默认端口，可修改）
python3 -m http.server 8000

注意：保持该终端打开，服务运行中虚拟机才能下载文件；关闭终端会终止服务。此时虚拟机可通过 http://10.0.2.2:8000 访问主机的内核文件。

4. 虚拟机内下载并安装内核文件

虚拟机通过 HTTP 服务下载内核文件后，依次完成镜像安装、模块部署。

4.1 下载内核文件到虚拟机

在虚拟机控制台执行以下命令，从主机下载文件：


# 1. 创建临时目录，存放下载的文件
mkdir -p ~/kernel-tmp
cd ~/kernel-tmp

# 2. 下载内核镜像（主机映射IP：10.0.2.2，端口：8000）
wget http://10.0.2.2:8000/vmlinuz-6.1.0-custom -O vmlinuz-6.1.0-custom

# 3. 下载模块压缩包
wget http://10.0.2.2:8000/modules-6.1.0-custom.tar.gz -O modules-6.1.0-custom.tar.gz

# 4. （可选）下载内核符号表
wget http://10.0.2.2:8000/System.map-6.1.0-custom -O System.map-6.1.0-custom

# 验证下载：查看文件是否存在
ls -lh

若输出包含上述 3 个文件，说明下载成功；若提示“Connection refused”，检查主机 HTTP 服务是否正常运行。

4.2 安装内核镜像到 /boot 目录

内核镜像需放置在虚拟机的 /boot 目录（GRUB 默认扫描该目录的内核文件），执行以下命令：


# 复制内核镜像和符号表到 /boot（需 sudo 权限）
sudo cp ~/kernel-tmp/vmlinuz-6.1.0-custom /boot/
sudo cp ~/kernel-tmp/System.map-6.1.0-custom /boot/

# 验证安装：查看 /boot 目录中的新内核文件
ls -lh /boot | grep 6.1.0-custom

4.3 安装内核模块（关键步骤）

内核模块提供驱动等核心功能，若不安装会导致网络、磁盘等设备无法正常工作：


# 1. 进入临时目录，解压模块包
cd ~/kernel-tmp
tar -zxvf modules-6.1.0-custom.tar.gz -C /  # -C / 表示解压到根目录

# 2. 验证模块安装：查看模块目录
ls -lh /lib/modules/6.1.0-custom/
# 若看到 kernel/、modules.dep 等文件，说明安装成功

# 3. 更新模块依赖（让系统识别新模块）
sudo depmod -a 6.1.0-custom

5. 配置 GRUB 启动项（让系统识别新内核）

Ubuntu 虚拟机默认使用 GRUB 管理启动项，需更新 GRUB 配置，让系统检测到新内核。

5.1 更新 GRUB 配置

虚拟机控制台执行以下命令，GRUB 会自动扫描 /boot 目录的内核文件：


sudo update-grub

若输出“Found linux image: /boot/vmlinuz-6.1.0-custom”，说明新内核已被识别。

5.2 验证 GRUB 配置（可选）

查看 GRUB 配置文件，确认新内核启动项存在：


cat /boot/grub/grub.cfg | grep -A5 "6.1.0-custom"

正常输出示例：


menuentry 'Ubuntu, with Linux 6.1.0-custom' --class ubuntu --class gnu-linux {
        recordfail
        load_video
        gfxmode $linux_gfx_mode
        insmod gzio
        linux /boot/vmlinuz-6.1.0-custom root=/dev/vda rw quiet splash
}

6. 重启虚拟机，验证新内核

完成上述配置后，重启虚拟机，确认新内核已正常加载。

6.1 关闭并重新启动虚拟机


# 1. 虚拟机内执行：关机
sudo poweroff

# 2. 主机执行：重新启动虚拟机（无需指定 -kernel 参数，GRUB 自动选择）
qemu-system-x86_64 \
  -nographic \
  -drive file=ubuntu22.04-rootfs.ext4,format=raw,if=virtio \
  -append "console=ttyS0 root=/dev/vda rw" \
  -m 2048 \
  -smp 2 \
  -net nic -net user,hostfwd=tcp::2222-:22

6.2 验证新内核生效

虚拟机启动后，在控制台执行以下命令验证：


# 1. 查看内核版本（应输出 6.1.0-custom）
uname -r

# 2. 查看内核详细信息（确认是主机编译的版本）
uname -a

# 3. 验证模块加载（如查看 virtio 网卡模块）
lsmod | grep virtio_net

# 4. 查看模块所属内核版本
modinfo virtio_net | grep "ver:"

若所有命令输出均与新内核匹配，说明内核已成功安装并生效。

7. 常见问题解决

问题 1：虚拟机 ping 不通主机（10.0.2.2）

检查 QEMU 启动参数是否包含 -net nic -net user；
虚拟机内执行 ip a，确认网卡 eth0 已获取 10.0.2.15 段 IP；
临时关闭主机防火墙：sudo ufw disable（测试后可重新开启：sudo ufw enable）。

问题 2：update-grub 未识别新内核

检查内核镜像命名：需以 vmlinuz- 开头（GRUB 默认扫描该前缀）；
检查 /boot 目录权限：执行 ls -ld /boot，确保权限为 drwxr-xr-x；
手动添加 GRUB 启动项（应急方案）：
`# 编辑 GRUB 自定义配置文件
sudo vim /etc/grub.d/40_custom

添加以下内容（root=/dev/vda 需与虚拟机根分区匹配）

menuentry ‘Custom Kernel 6.1.0’ {
linux /boot/vmlinuz-6.1.0-custom root=/dev/vda rw console=ttyS0
initrd /boot/initrd.img-6.1.0-custom # 若有 initrd 镜像需添加
}