GitHub - kiddlu/udroid: ubuntu-on-android, adb root required.

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如何在Android环境下运行Ubuntu程序

为什么使用arm-linux-***-gcc交叉编译的程序，不能直接在android手机下运行？必须静态编译才可以？

例子：hello.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("Hello World!!\n");
    return 0;
}

ubuntu arm下编译:

root at localhost in /data/repo/hello
$ gcc hello.c -o hello

root at localhost in /data/repo/hello
$ ldd hello
        libc.so.6 => /lib/arm-linux-gnueabihf/libc.so.6 (0xf6f62000)
        /lib/ld-linux-armhf.so.3 (0xaae03000)

root at localhost in /data/repo/hello
$ gcc hello.c -o hello-static  -static

root at localhost in /data/repo/hello
$ ldd hello-static
        not a dynamic executable

android下运行：

root@colombo:/data/local/tmp # ./hello
/system/bin/sh: ./hello: No such file or directory

root@colombo:/data/local/tmp # ./hello-static
Hello World!!

然后我们回到ubuntu arm，查看一下hello这个elf的头部和一个android程序的elf的头部

root at localhost in /data/repo/hello
$ readelf -l hello

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x10319
There are 9 program headers, starting at offset 52

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  EXIDX          0x00046c 0x0001046c 0x0001046c 0x00008 0x00008 R   0x4
  PHDR           0x000034 0x00010034 0x00010034 0x00120 0x00120 R E 0x4
  INTERP         0x000154 0x00010154 0x00010154 0x00019 0x00019 R   0x1
      [Requesting program interpreter: /lib/ld-linux-armhf.so.3]
  LOAD           0x000000 0x00010000 0x00010000 0x00478 0x00478 R E 0x10000
  LOAD           0x000f0c 0x00020f0c 0x00020f0c 0x0011c 0x00120 RW  0x10000
  DYNAMIC        0x000f18 0x00020f18 0x00020f18 0x000e8 0x000e8 RW  0x4
  NOTE           0x000170 0x00010170 0x00010170 0x00044 0x00044 R   0x4
  GNU_STACK      0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW  0x10
  GNU_RELRO      0x000f0c 0x00020f0c 0x00020f0c 0x000f4 0x000f4 R   0x1



# /system/bin/app_process32是一个android exe
$ readelf -l /system/bin/app_process32

Elf file type is DYN (Shared object file)
Entry point 0x1808
There are 9 program headers, starting at offset 52

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  PHDR           0x000034 0x00000034 0x00000034 0x00120 0x00120 R   0x4
  INTERP         0x000154 0x00000154 0x00000154 0x00013 0x00013 R   0x1
      [Requesting program interpreter: /system/bin/linker]
  LOAD           0x000000 0x00000000 0x00000000 0x04578 0x04578 R E 0x1000
  LOAD           0x004cd8 0x00005cd8 0x00005cd8 0x00328 0x00951 RW  0x1000
  DYNAMIC        0x004d88 0x00005d88 0x00005d88 0x00148 0x00148 RW  0x4
  NOTE           0x000168 0x00000168 0x00000168 0x00038 0x00038 R   0x4
  GNU_STACK      0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW  0
  EXIDX          0x003878 0x00003878 0x00003878 0x001d8 0x001d8 R   0x4
  GNU_RELRO      0x004cd8 0x00005cd8 0x00005cd8 0x00328 0x00328 RW  0x8

可以看出ubuntu程序和android程序的program interpreter是不一样的。

由于两者的连接器存在区别，android环境默认情况下并没有/lib/ld-linux-armhf.so.3这个链接器，导致hello程序运行失败。

那么，有几种方式能让ubuntu程序在android环境下运行？我目前现在发现的有五种

1.静态编译

这样程序就可以不依赖链接器(ld or linker)，成为一个独立跑在linux内核上的程序。这样的缺点是，不能使用dlopen()等依赖linker完成的系统调用，需要全部重新编译依赖库和程序。工作量太大，只适合一些简单小工具小程序的临时分发。

gcc hello.c -o hello-static  -static

2.wrapper

使用一个wrapper脚本，让gnu-ld搜索指定的动态库路径，用来加载程序。这样的缺点是，需要重新封装大量的程序，而且部分程序在wrapper脚本下存在问题，工作量同样不小，还需要解决部分动态库软链接的问题。

$ cat strace-aarch64
#!/bin/bash

CURDIR=`dirname \`readlink -f $0\``

$CURDIR/lib64/ld-linux-aarch64.so.1 \
--library-path $CURDIR/lib64 \
$CURDIR/bin64/strace \
$@

3.skeleton

ubuntu程序运行的条件，rootfs满足Filesystem Hierarchy Standard，它才是一个GNU/Linux系统， android不是。这就是需要重新remount rootfs，将android的目录架构建成和FHS一致。能解决大部分问题，但是缺点是会对android系统造成各种影响，比如selinux的分区需要从rw编程ro，否则apt install会失败，还有就是休眠，系统休眠失败，不推荐这种方式。

mount -o remount,rw /

rm /bin
rm /etc
rm /lib
rm -rf /root
rm /run
rm -rf /sbin
rm /srv
rm /tmp
rm /usr
rm /var

ln -sf /data/ubuntu/bin /bin
ln -sf /data/ubuntu/etc /etc
ln -sf /data/ubuntu/lib /lib
ln -sf /data/ubuntu/root /root
ln -sf /data/ubuntu/run /run
ln -sf /data/ubuntu/sbin /sbin
ln -sf /data/ubuntu/srv /srv
ln -sf /data/ubuntu/tmp /tmp
ln -sf /data/ubuntu/usr /usr
ln -sf /data/ubuntu/var /var

HOME=/data/ubuntu/root /data/ubuntu/bin/bash

4.chroot

把某个子目录重新当作程序的根目录，欺骗程序路径。这个的优点是，在一个类似容器的环境中也运行，不影响android进系统。缺点是需要root权限，部分android程序缺少环境变量或者目录结构导致在chroot中运行失败，但是目前都有比较好的方式walkaround，是推荐的方式。

mount -o bind /proc /data/ubuntu/proc
mount -o bind /sys /data/ubuntu/sys
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
mount -o bind /sys/kernel/debug /data/ubuntu/sys/kernel/debug
mount -o remount,ro,bind /sys/fs/selinux /data/ubuntu/sys/fs/selinux
mount -o bind /dev /data/ubuntu/dev
mount -o bind /dev/pts /data/ubuntu/dev/pts

mkdir -p /dev/block/udroid/data
mkdir -p /dev/block/udroid/system
mkdir -p /dev/block/udroid/sdcard
mount -o bind /data   /dev/block/udroid/data
mount -o bind /system /dev/block/udroid/system
mount -o bind /sdcard /dev/block/udroid/sdcard


chroot /data/ubuntu/ /usr/bin/env HOME=/root /bin/bash

5.proot

使用ptrace()这个系统调用做钩子，伪造一个类似chroot的环境。优点是不需要root权限，缺点是不能查看系统级别的信息，而且部分程序需要移植工作，termux使用的就是这种方式。

如何在Android下部署Ubuntu

udroid使用的方式就是chroot方式，为ubuntu arm创建一个类似于容器的环境，在这个环境下运行。请确保adb是以root权限运行的，并且selinux处于关闭状态。当然确保硬件平台一致，Android是ARM手机的就下载Ubuntu ARM版本，Android是X86平板的就下载Ubuntu X86版本。目前udroid默认使用的是arm版本。

download-img

从 https://uec-images.ubuntu.com/ 下载ARMHF的镜像, windows平台可以运行download-img.bat获取，linux平台可以用wget实现相同操作

@echo on

set UBUNTU_ROOTFS=.\ubuntu.tar.gz
set UBUNTU_CLOUDIMG=https://uec-images.ubuntu.com/xenial/current/xenial-server-cloudimg-armhf-root.tar.gz

"%SystemRoot%\System32\WindowsPowerShell\v1.0\powershell.exe" ^
-NoProfile -InputFormat None -ExecutionPolicy Bypass ^
-Command "((New-Object System.Net.WebClient).DownloadFile('%UBUNTU_CLOUDIMG%','%UBUNTU_ROOTFS%'))"

install

确保rootfs的包被命名成ubuntu.tar.gz，运行install.bat，安装ubuntu根系统到android目录/data/ubuntu, 这里会顺带安装一个安卓中断模拟器并将系统adb设置为监听网络端口么，这样手机界面就能从apk通过adb shell访问手机获得root权限。

@echo of


adb root

::set up term for android host adb
adb install Term.apk
adb shell am start -W jackpal.androidterm/.Term
adb push adb /data/user/0/jackpal.androidterm/app_HOME/
adb shell /system/bin/toybox chmod a+x /data/user/0/jackpal.androidterm/app_HOME/adb
adb shell setprop persist.adb.tcp.port 5555

::unzip ubuntu rootfs
adb push busybox /data/local/tmp/
adb shell /system/bin/toybox chmod a+x /data/local/tmp/busybox
adb shell /data/local/tmp/busybox mkdir -p /data/ubuntu
adb push  ubuntu.tar.gz /data/ubuntu
adb shell /data/local/tmp/busybox tar -zxvf /data/ubuntu/ubuntu.tar.gz -C /data/ubuntu

deploy

上一步中ubuntu rootfs已经部署好了，下面是客制化的东西，就是把我自己的程序push到手机上，方便手机切换环境和使用

@echo of

adb root

adb push ../../sdcard     /
adb push ../../android    /data/ubuntu/usr/local
adb push ../../root       /data/ubuntu

adb shell /system/bin/toybox chmod -R a+x /data/ubuntu/usr/local/android/bin
adb shell /system/bin/toybox chmod -R a+x /data/ubuntu/usr/local/android/shell
adb shell /system/bin/toybox chmod -R a+x /data/ubuntu/usr/local/android/link
adb shell /system/bin/toybox chmod -R a+x /data/ubuntu/usr/local/android/wrapper

adb shell /system/bin/toybox mkdir -p /data/ubuntu/system
adb shell /system/bin/toybox mkdir -p /data/ubuntu/sdcard

adb shell /system/bin/toybox cp -f property_contexts /data/ubuntu/
adb shell /system/bin/toybox cp -f seapp_contexts /data/ubuntu/
adb shell /system/bin/toybox cp -f selinux_version /data/ubuntu/
adb shell /system/bin/toybox cp -f sepolicy /data/ubuntu/
adb shell /system/bin/toybox cp -f service_contexts /data/ubuntu/
adb shell /system/bin/toybox cp -rf /data/ubuntu/etc /data/ubuntu/etc.bak
adb shell /system/bin/toybox cp -Lrf /system/etc/* /data/ubuntu/etc/
adb shell /system/bin/toybox cp -Lrf /sbin/* /data/ubuntu/sbin/

use

好了，文件部署已经完成，可以通过下面的程序使能udroid。如果出现LD_PRELOAD的报错，说明厂商默认强制加载了一些动态库，可以通过ld-preload-switch切换掉

d:\udroid\arm32\script\windows
# adb shell
root@colombo:/ # sh /sdcard/fsmount
root@colombo:/ # sh /sdcard/ubuntu.chroot
ERROR: ld.so: object 'libNimsWrap.so' from LD_PRELOAD cannot be preloaded (cannot open shared object file): ignored.
ERROR: ld.so: object 'libNimsWrap.so' from LD_PRELOAD cannot be preloaded (cannot open shared object file): ignored.
ERROR: ld.so: object 'libNimsWrap.so' from LD_PRELOAD cannot be preloaded (cannot open shared object file): ignored.

ubuntu@android:/
#

这时候已经进入udroid了，可以用apt 安装sshd了。如果无法访问网络，请运行

setdns.sh
setgroup.sh

有兴趣可以看看他们做了什么，原理就不解释了。

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 124 Commits
armhf		armhf
.gitignore		.gitignore
README.md		README.md

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