# 21.4 Arch Linux 兼容层（基于 Arch Linux bootstrap）
> **注意**
>
> 在完成兼容层构建并执行 chroot 进入环境后，终端界面可能看似处于无响应状态；这一现象的实际原因是 bash 进程未产生任何输出，但该进程仍然可以正常接收输入并执行命令。
即使将默认 shell 切换至 zsh，该现象仍会持续存在，且 TTY 终端会报告如下错误信息：`linux: jid 0 pid 1154 (bash): linux_ioctl_fallback fd=0, cmd=0x802c542a ('T',42) is not implemented`。
根据 FreeBSD 源代码仓库中的相关提交记录 [linux: support termios2 ioctls](https://github.com/freebsd/freebsd-src/pull/1949)，该 bug 已在 FreeBSD 15.0-STABLE 版本中得到修复。
视频教程：[07-FreeBSD-Arch Linux 兼容层脚本使用说明](https://www.bilibili.com/video/BV1wg4y1w7QV)
Arch Linux 兼容层看起来占用的资源略高于 Ubuntu 兼容层，这是因为系统中正在运行谷歌 Chrome 浏览器。
## 构建基本系统
构建 Arch Linux 兼容层需要先处理必要的服务项和设置。
### 处理所需服务项
#### Linux 服务项
```sh
# service linux enable # 设置 Linux 兼容层服务开机自启
# service linux start # 启动 Linux 兼容层服务
```
**D-Bus**
通常桌面环境已经配置了 D-Bus 服务，如果未安装 D-Bus，请自行安装。
```sh
# service dbus enable # 设置 D-Bus 服务开机自启
# service dbus start # 启动 D-Bus 服务
```
### 调整 Linux 兼容层默认内核版本
对于滚动发行版，Linux 兼容层的默认内核版本通常较低。若直接构建，Arch Linux 兼容层在 chroot 时会报错 `FATAL: kernel too old`。因此，需要将 Linux 兼容层的内核版本调整为 6.12.63（或其他较高版本）。
* 查看当前 Linux 兼容层的内核版本：
```sh
# sysctl compat.linux.osrelease
compat.linux.osrelease: 5.15.0
```
> **注意**
>
> 你必须先启动 `linux` 服务才能查看当前的 Linux 内核版本。
* 将其调整到较新的版本号（参见：The Linux Kernel Archives\[EB/OL]. \[2026-03-26]. . 可获得所需版本号）：
```sh
# echo "compat.linux.osrelease=6.12.63" >> /etc/sysctl.conf # 将 Linux 兼容内核版本写入 sysctl 配置文件，实现持久化
# sysctl compat.linux.osrelease=6.12.63 # 立即生效设置，无需重启
```
### 放置自举系统
```sh
# mkdir -p /compat/arch # 创建挂载 Linux 系统的目录
# fetch https://ftp.sjtu.edu.cn/archlinux/iso/latest/archlinux-bootstrap-x86_64.tar.zst # 下载 Arch Linux bootstrap 压缩包
# tar --use-compress-program=unzstd -xpvf archlinux-bootstrap-x86_64.tar.zst --strip-components=1 -C /compat/arch --numeric-owner # 解压压缩包到 /compat/arch：同时保持原有 GID 和 UID。若出现 tar 报错通常可忽略
```
`--strip-components=1` 即在解压 `archlinux-bootstrap-x86_64.tar.zst` 文件时去掉外层路径 `root.x86_64`，直接解压到指定路径中。
## 挂载文件系统
将 `nullfs_load="YES"` 写入 `/boot/loader.conf`（如需立刻生效，可使用 `kldload nullfs`）。
将以下内容添加到 `/etc/fstab` 文件中：
```sh
devfs /compat/arch/dev devfs rw,late 0 0
tmpfs /compat/arch/dev/shm tmpfs rw,late,size=1g,mode=1777 0 0
fdescfs /compat/arch/dev/fd fdescfs rw,late,linrdlnk 0 0
linprocfs /compat/arch/proc linprocfs rw,late 0 0
linsysfs /compat/arch/sys linsysfs rw,late 0 0
/tmp /compat/arch/tmp nullfs rw,late 0 0
```
加入后的 `/etc/fstab` 示例（**请勿复制粘贴下方代码**）：
```sh
# Device Mountpoint FStype Options Dump Pass#
/dev/gpt/efiboot0 /boot/efi msdosfs rw 2 2
/dev/nda0p2 none swap sw 0 0
devfs /compat/arch/dev devfs rw,late 0 0
tmpfs /compat/arch/dev/shm tmpfs rw,late,size=1g,mode=1777 0 0
fdescfs /compat/arch/dev/fd fdescfs rw,late,linrdlnk 0 0
linprocfs /compat/arch/proc linprocfs rw,late 0 0
linsysfs /compat/arch/sys linsysfs rw,late 0 0
/tmp /compat/arch/tmp nullfs rw,late 0 0
```
> **警告**
>
> 请勿看错行、照抄上面的示例，否则你将需要进入急救模式！
检查挂载过程中是否有报错：
```sh
# mount -al
```
挂载 `/etc/fstab` 中所有未挂载的文件系统。
## 基本配置
### 初始化 pacman 密钥环
```sh
# cp /etc/resolv.conf /compat/arch/etc/ # 在 FreeBSD 中将 DNS 配置复制到 Arch 兼容层
# chroot /compat/arch /bin/bash # 切换到 Arch 兼容层环境
# pacman-key --init # 初始化 pacman 密钥环
# pacman-key --populate archlinux # 导入 Arch Linux 官方密钥
```
### 换源
由于新安装的 Arch 没有任何文本编辑器，所以我们需要在 FreeBSD 中编辑相关文件，设置 Arch Linux 的 pacman 使用清华大学镜像源：
```sh
# ee /compat/arch/etc/pacman.d/mirrorlist # 此时位于 FreeBSD！将下行添加至文件顶部。
Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinux/$repo/os/$arch
```
### 启用 DisableSandbox
我们需要为 pacman 启用 DisableSandbox，否则会报错 `error: restricting filesystem access failed because landlock is not supported by the kernel!`，因为 FreeBSD 未实现此沙箱。
在 pacman.conf 文件中取消 DisableSandbox 选项的注释：
```sh
# sed -E -i '' 's/^[[:space:]]*#[[:space:]]*DisableSandbox/DisableSandbox/' /compat/arch/etc/pacman.conf
```
检查是否启用成功，在 pacman.conf 中查找 DisableSandbox 所在行及行号：
```sh
# grep -n 'DisableSandbox' /compat/arch/etc/pacman.conf
```
使用 pacman 安装基本系统、开发工具、文本编辑器 nano、AUR 助手 yay 以及文泉驿字体 wqy-zenhei：
```sh
# pacman -S base base-devel nano yay wqy-zenhei
```
#### 参考文献
* Arch Linux Project. pacman.conf(5)\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . 指出“在 Linux 系统上，禁用为下载文件进程应用默认的 sandbox。当因当前 Linux 内核不支持该特性而导致下载文件时出现 landlock 相关失败时，这会很有用。” 该文档系统说明 pacman 配置项 DisableSandbox 的用途，为本章节配置提供官方技术依据。
#### archlinuxcn 源配置
配置 Arch Linux CN 仓库使用清华大学镜像：
```sh
# nano /etc/pacman.conf # 将下两行添加至文件底部。
[archlinuxcn]
Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinuxcn/$arch
```
安装 Arch Linux CN 仓库密钥环：
```sh
# pacman -S archlinuxcn-keyring
```
> **技巧**
>
> 在 `==> Locally signing trusted keys in keyring...` 这一步可能需要十分钟或更长时间。请耐心等待。
由于 yay 及其他用于安装 AUR 的软件禁止以 root 用户直接操作，因此需要在 chroot 中创建一个具有普通权限的新用户（经测试，FreeBSD 中现有普通用户不可用）。
创建用户 test，并加入 wheel 组，同时创建用户主目录：
```sh
# useradd -G wheel -m test
```
使用 nano 编辑 sudoers 文件，配置用户权限（若有红色警告请忽略）：
```sh
# nano /etc/sudoers
```
删除 `# %wheel ALL=(ALL) ALL` 前的注释符号 `#`。
删除 `# %sudo ALL=(ALL:ALL) ALL` 前的注释符号 `#`。
卸载 fakeroot 并安装 fakeroot-tcp，否则无法使用 AUR。
该 Bug 见 [Problem with fakeroot and qemu](https://archlinuxarm.org/forum/viewtopic.php?t=14466)。
使用 pacman 安装 fakeroot-tcp 工具：
```sh
# pacman -S fakeroot-tcp # 会询问是否卸载 fakeroot，请确认并卸载。
```
> **技巧**
>
> 如果为用户 `test` 设置了密码后仍提示密码错误，需要新开一个终端，执行 `reboot` 命令重启 FreeBSD，然后继续操作。
### 区域设置
> **提示**
>
> 如果不进行此设置，Arch Linux 的图形化程序将无法使用中文输入法。
编辑 `/etc/locale.gen`，将 `zh_CN.UTF-8 UTF-8` 前面的注释 `#` 删掉。
生成系统本地化语言环境：
```sh
# locale-gen
```
## Shell 脚本
脚本内容如下：
```sh
#!/bin/sh # 指定脚本使用的 shell
rootdir=/compat/arch # 定义 Arch 兼容层根目录
url="https://ftp.sjtu.edu.cn/archlinux/iso/latest/archlinux-bootstrap-x86_64.tar.zst" # Arch Linux bootstrap 下载地址
echo "Starting Arch Linux installation..." # 输出安装开始信息
echo "check modules ..." # 输出模块检查信息
# 检查 linux 模块
if [ "$(sysrc -n linux_enable)" = "NO" ]; then # 检查 Linux 内核模块是否启用
echo "linux module should be loaded. Continue?(Y|n)" # 提示是否继续
read answer # 读取用户输入
case $answer in # 处理用户选择
[Nn][Oo]|[Nn])
echo "linux module not loaded" # 提示模块未加载
exit 1 # 退出脚本
;;
[Yy][Ee][Ss]|[Yy]|"")
sysrc linux_enable=YES # 启用 Linux 内核模块
;;
esac
fi
echo "start linux" # 输出启动 Linux 信息
service linux start # 启动 Linux 内核模块
# 检查 dbus
if ! /usr/bin/which -s dbus-daemon;then # 检查 dbus-daemon 是否存在
echo "dbus-daemon not found. install it [Y|n]" # 提示安装 dbus
read answer # 读取用户输入
case $answer in
[Nn][Oo]|[Nn])
echo "dbus not installed" # 提示未安装 dbus
exit 2 # 退出脚本
;;
[Yy][Ee][Ss]|[Yy]|"")
pkg install -y dbus # 安装 dbus
;;
esac
fi
if [ "$(sysrc -n dbus_enable)" != "YES" ]; then # 检查 dbus 服务是否启用
echo "dbus should be enabled. Continue? (Y|n)" # 提示是否启用
read answer # 读取用户输入
case $answer in
[Nn][Oo]|[Nn])
echo "dbus not running" # 提示 dbus 未运行
exit 2 # 退出脚本
;;
[Yy][Ee][Ss]|[Yy]|"")
service dbus enable # 启用 dbus 服务开机自启
;;
esac
fi
echo "start dbus" # 输出启动 dbus 信息
service dbus start # 启动 dbus 服务
echo "now we will bootstrap Arch Linux" # 输出 bootstrap 开始信息
fetch ${url} # 下载 Arch Linux bootstrap 压缩包
mkdir -p ${rootdir} # 创建挂载目录
tar --use-compress-program=unzstd -xpvf archlinux-bootstrap-x86_64.tar.zst --strip-components=1 -C ${rootdir} --numeric-owner # 解压压缩包
rm archlinux-bootstrap-x86_64.tar.zst # 删除压缩包
if [ ! "$(sysrc -f /boot/loader.conf -qn nullfs_load)" = "YES" ]; then # 检查 nullfs 是否加载
echo "nullfs_load should load. continue? (Y|n)" # 提示是否继续
read answer # 读取用户输入
case $answer in
[Nn][Oo]|[Nn])
echo "nullfs is not loaded" # 提示未加载
exit 3 # 退出脚本
;;
[Yy][Ee][Ss]|[Yy]|"")
sysrc -f /boot/loader.conf nullfs_load=yes # 设置 nullfs 开机自启
;;
esac
fi
if ! kldstat -n nullfs >/dev/null 2>&1;then # 检查 nullfs 模块是否已加载
echo "load nullfs module" # 输出加载信息
kldload -v nullfs # 加载 nullfs 模块
fi
echo "mount some fs for linux" # 输出挂载文件系统信息
echo "devfs ${rootdir}/dev devfs rw,late 0 0" >> /etc/fstab # devfs 挂载
echo "tmpfs ${rootdir}/dev/shm tmpfs rw,late,size=1g,mode=1777 0 0" >> /etc/fstab # tmpfs 挂载
echo "fdescfs ${rootdir}/dev/fd fdescfs rw,late,linrdlnk 0 0" >> /etc/fstab # fdescfs 挂载
echo "linprocfs ${rootdir}/proc linprocfs rw,late 0 0" >> /etc/fstab # linprocfs 挂载
echo "linsysfs ${rootdir}/sys linsysfs rw,late 0 0" >> /etc/fstab # linsysfs 挂载
echo "/tmp ${rootdir}/tmp nullfs rw,late 0 0" >> /etc/fstab # /tmp 挂载
#echo "/home ${rootdir}/home nullfs rw,late 0 0" >> /etc/fstab # /home 挂载，可选
mount -al # 挂载 fstab 中所有文件系统
echo "For Arch Linux, we should change 'compat.linux.osrelease'. continue? (Y|n)" # 提示修改 Linux 内核版本
read answer # 读取用户输入
case $answer in
[Nn][Oo]|[Nn])
echo "close to success" # 提示跳过修改
exit 4
;;
[Yy][Ee][Ss]|[Yy]|"")
echo "compat.linux.osrelease=6.12.63" >> /etc/sysctl.conf # 持久化设置 Linux 内核版本
sysctl compat.linux.osrelease=6.12.63 # 立即生效
;;
esac
echo "complete!" # 提示完成
echo "to use: chroot ${rootdir} /bin/bash" # 提示使用 chroot 进入 Arch 兼容层
echo ""
echo "but for ease of use, I can do some initial config" # 提示可进行初始化配置
echo "if agree:" # 提示用户选择
echo " I set resolv.conf to ali dns" # 将 DNS 设置为阿里 DNS
echo " init pacman keyring" # 初始化 pacman 密钥环
echo " use tsinghua mirror" # 使用清华镜像
echo "continue?[Y|n]" # 提示是否继续
read answer # 读取用户输入
case $answer in
[Nn][Oo]|[Nn])
echo "set up your Arch Linux by yourself. Bye!" # 提示用户自行配置
exit 0
;;
[Yy][Ee][Ss]|[Yy]|"")
echo "nameserver 223.5.5.5" >> ${rootdir}/etc/resolv.conf # 设置 DNS
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "pacman-key --init" # 初始化 pacman 密钥
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "pacman-key --populate archlinux" # 导入官方密钥
cat ${rootdir}/etc/pacman.d/mirrorlist > mlst.tmp # 备份镜像列表
echo 'Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinux/$repo/os/$arch' > ${rootdir}/etc/pacman.d/mirrorlist # 设置清华镜像
cat mlst.tmp >> ${rootdir}/etc/pacman.d/mirrorlist # 恢复原有镜像列表内容
rm mlst.tmp # 删除临时文件
echo '[archlinuxcn]' >> ${rootdir}/etc/pacman.conf # 添加 archlinuxcn 仓库
echo 'Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinuxcn/$arch' >> ${rootdir}/etc/pacman.conf # 设置 archlinuxcn 镜像
echo "Refresh sources and systems" # 输出刷新信息
echo "Now we will enable DisableSandbox for pacman or you will get error: restricting filesystem access failed because landlock is not supported by the kernel!" # 提示禁用 Sandbox
sed -E -i '' 's/^[[:space:]]*#[[:space:]]*DisableSandbox/DisableSandbox/' ${rootdir}/etc/pacman.conf # 取消注释 DisableSandbox
grep -n 'DisableSandbox' ${rootdir}/etc/pacman.conf # 验证 DisableSandbox
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "pacman -Syyu --noconfirm" # 更新系统
echo "Refresh key" # 输出刷新密钥信息
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "pacman -S --noconfirm archlinuxcn-keyring" # 安装 archlinuxcn-keyring
echo "Install yay" # 输出安装 yay 信息
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "pacman -S --noconfirm yay base base-devel nano wqy-zenhei" # 安装软件
echo "Create user" # 输出创建用户信息
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "useradd -G wheel -m test" # 创建用户 test 并加入 wheel 组
echo "Now modify the sudo configuration" # 输出修改 sudoers 信息
echo '%wheel ALL=(ALL) ALL' >> ${rootdir}/etc/sudoers # 允许 wheel 组 sudo 权限
echo '%sudo ALL=(ALL:ALL) ALL' >> ${rootdir}/etc/sudoers # 允许 sudo 组 sudo 权限
echo "change fakeroot" # 输出安装 fakeroot-tcp 信息
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "pacman -S --noconfirm fakeroot-tcp" # 安装 fakeroot-tcp
echo "Make localised settings" # 输出本地化设置信息
echo 'zh_CN.UTF-8 UTF-8' >> ${rootdir}/etc/locale.gen # 添加中文 UTF-8
chroot ${rootdir} /bin/bash -c "locale-gen" # 生成语言环境
echo "all done." # 输出完成信息
;;
esac
echo "Now you can run '#chroot /compat/arch/ /bin/bash' to enter Arch Linux" # 提示用户进入 Arch Linux
```
## 参考文献
* FreeBSD Project. linux(4)\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . 该文档详细介绍 FreeBSD Linux 兼容层的技术原理与配置方法。
* Arch Linux 中文维基. 从现有 Linux 发行版安装 Arch Linux\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . 该文档提供从现有系统安装 Arch Linux 的标准流程指引。
## 课后习题
1. 尝试在 FreeBSD 14.x 上复现 Arch Linux 兼容层的 termios2 ioctl 问题，对比 FreeBSD 15.x 的修复方案，分析该 bug 产生的原因。
2. 在 Arch Linux 兼容层中，保持 `DisableSandbox` 启用或尝试在 FreeBSD 内核中实现 landlock，实现 pacman 的沙箱机制。
3. 分析为什么必须在兼容层内创建新用户才能使用 yay，而不能直接使用 FreeBSD 的现有用户，优化这一机制。