Linux 内核将支持 $ORIGIN，某种程度上

# Linux 内核将（某种程度上）支持 $ORIGIN 来源：https://fzakaria.com/2026/07/20/linux-kernel-will-support-origin-sort-of 不知为何，在 **TacoSprint 2026**（https://tacospring.org/）期间，我决定看看能否在 Nix 中攻克**可重定位二进制文件**（https://fzakaria.com/2026/06/21/nix-needs-relocatable-binaries）这一难题。我喜欢这些宏大的目标，它们推动 Nix 及其周边生态向前发展。我**虽傻但勇**。上一篇帖子末尾，我提出了一个可能的实现思路： > 我们可以修补 Linux 内核，让 `PT_INTERP` 和 shebang 支持 `$ORIGIN`。 我艰难地走通了通过电子邮件发送补丁的流程（结果发现我其实很喜欢这种工作方式！），并向 Linux 内核邮件列表发送了一份提案。我的**第一次尝试**（https://lore.kernel.org/all/[email protected]/）只是简单提议在虚拟文件系统（VFS）子系统中直接支持 `$ORIGIN`。我忐忑地等待着。预料中的结果是——正如我在网上看到的那样——有人会很不客气地让我“**滚蛋**”，因为我遗漏、误解或没有考虑到某些东西。🤬 结果完全出乎意料。😲 VFS 维护者 **Christian Brauner**（https://brauner.io/）诚恳地回复了我，询问变更的理由，并最终提出了一些可能将该支持纳入子系统的方案。 > **注意** > 有人帮忙说话确实很有帮助，比如 **John Ericson**（https://github.com/ericson2314）在邮件列表（https://lore.kernel.org/all/[email protected]/）中站出来解释：为何非固定解释器（`PT_INTERP`）对 Nix 以及其他用例（如 Buck 和 Bazel）非常有用。他提出，或许可以利用 **eBPF**（https://ebpf.io/）作为一种可编程的方式，通过 **binfmt_misc**（https://docs.kernel.org/admin-guide/binfmt-misc.html）来挑选解释器。 哇！🤯 我原本只是想允许 `$ORIGIN`，但可编程的挑选机制几乎能让我们做到任何事！这个想法显然深深吸引了他，因为不久之后——**在他度假期间**——Christian 就给出了该方案的第一版草稿。我们在邮件列表上来回讨论了几次，最终成果是一个**补丁系列**（https://lore.kernel.org/linux-fsdevel/20260716-wacholderbeere-zahlt-beraten-e872c3a4f59b@brauner/T/#ma8bbf0640f3154d76e1fd4607c61507b72609c6a），它将在不久的将来进入 `-next` 分支。 如果你还不了解 eBPF 或 `binfmt_misc`，那我们到底合作了啥？让我们来看看！ 我不会全面介绍 eBPF（网上已有大量文章，因为它目前相当**流行**）。**一句话总结：** 你可以用 C 子集编写程序，编译成指令集，而它的虚拟机**运行在内核内部**。内核不应该超级快吗？是的，这些程序会被 JIT 编译为原生 CPU 指令，并且有固定的时间片。这难道不会给内核带来可怕的安全漏洞吗？任何代码在加载前都会经过“验证”以确保安全。更多信息请查看**这份指南**（https://ebpf.io/what-is-ebpf/）。 现在，我们可以用一个相对简单的 eBPF 程序来支持 `$ORIGIN`： ```c SEC("struct_ops.s/match") bool BPF_PROG(nix_match, struct linux_binprm *bprm) { return !bpf_strncmp(bprm->buf, 4, "\x7f" "ELF"); } SEC("struct_ops.s/load") int BPF_PROG(nix_load, struct linux_binprm *bprm) { char path[256]; long n; n = bpf_path_d_path(&bprm->file->f_path, path, sizeof(path)); if (n < 0) return n; /* 从二进制文件的路径推导加载器的位置 */ return bpf_binprm_set_interp(bprm, path, sizeof(path)); } SEC(".struct_ops.link") struct binfmt_misc_ops nix = { .match = (void *)nix_match, .load = (void *)nix_load, .name = "nix", }; ``` 一旦上述程序被加载并注册到内核，我们就可以让 `binfmt_misc` 子系统触发它。如果希望看到完整示例，请查看**这个帖子**（https://lore.kernel.org/linux-fsdevel/[email protected]/）。 ```bash > bpftool struct_ops register nix_origin.bpf.o /sys/fs/bpf > echo ':origin:B::::nix:' > /proc/sys/fs/binfmt_misc/register ``` 这意味着什么？意味着每个二进制文件现在都会触发上面的 `nix_match` 函数——这里匹配任何 **ELF** 文件，但也可以是带有新段（如 `PT_INTERP_NIX`）的可执行文件——然后内核会调用 `nix_load` 来**动态**决定要使用的解释器。我们的特殊 BPF 程序已经支持 `$ORIGIN` 💥 还能做什么？嗯，现在我们甚至可以用 BPF 程序**完全替代传统的 QEMU `binfmt_misc` 注册脚本**（https://github.com/qemu/qemu/blob/master/scripts/qemu-binfmt-conf.sh），就像**这个**（https://gist.github.com/fzakaria/bef27d2e21b0e36ffccda1cbf417b636）一样。 还能做什么？既然我们可以**基于文件中的任何信息**以编程方式选择解释器，那就能做很多事了。我非常期待听到你的建议和想法 💡。一些小事情包括，我们甚至可以非常容易地在 shebang（`#!$ORIGIN/bin/ld.so`）中支持 `$ORIGIN`，就像**这里**（https://gist.github.com/fzakaria/2e1e1c44fa488a951674f8761c672366）展示的那样：只需查看文件的前 256 字节，寻找 `$ORIGIN` 来触发。 传统 `binfmt_misc` 移交的一个缺点或**副作用**是：调用目标二进制文件的方式是**非透明的**。注册的解释器**成为**了进程本身。它拥有完整的进程标识，而你原本想要运行的二进制文件被降级为一个参数。对于 `wine` 或 `qemu` 来说这是可以接受的（因为它们是模拟器），但对于一个可能挑选传统 `ld.so` 的按二进制 BPF 加载器而言，这就不太合理了。这种机制在一些令人头疼的方面暴露出来，最简单的包括： - `argv[0]` 和 `/proc/<pid>/cmdline` 显示的是*解释器的调用*，而不是你实际执行的程序。 - `/proc/self/exe` 指向的是解释器。可重定位程序通常通过 `/proc/self/exe` 定位*自身*，结果却找到了动态链接器。😩 Christian 也针对这个问题发送了一个大型补丁系列。他最新的**补丁系列**（https://lore.kernel.org/linux-fsdevel/20260720-work-bpf-binfmt_misc-ptinterp-v1-0-ddb76c9a508e@kernel.org/T/#m5c7c7cbf4e19d2f045a69f5a1284220d6c35d88c）添加了**两种**新的分发模式，从两端弥合了这一差距，并解决了其他几个这些模式可以修复的“陷阱”。 我最感兴趣的是**加载器替换**模式 `L`——这对 Nix 来说非常令人兴奋。使用 `L` 标志后，内核会**原生地**将匹配的二进制文件作为主镜像执行，仅仅将注册的解释器替换为二进制文件 `PT_INTERP` 中命名的加载器。`binfmt_misc` 不再是移交机制，而变成了简单的 `PT_INTERP` 覆盖。没有合约需要重建，也没有身份需要重建，因此**标准的动态加载器可以原样工作**。 这让我们走到了哪里？我会跟踪 Linux 内核的发布，一旦这个特性进入 `-next` 并随某个标记版本发布，我计划上游一个**NixOS 模块**，在启动时注册 `$ORIGIN` 支持。🎉 计划是通过一个新的 `PT_INTERP_NIX` 段来触发，而不是匹配每个 ELF 文件。这样可以保持**向后兼容**：BPF 处理程序只对明确选择加入（携带新段）的二进制文件生效。这意味着 Nix 生成的二进制文件在没有 BPF 处理程序的情况下仍能正常工作，但那些带有该段的二进制文件则可以提升到*可重定位状态*。 > 港湾里的船是安全的，但那不是造船的目的。 —— 约翰·A·谢德