在 x64 Linux 6.6 上结合 binfmt_misc、chroot 和 overlayfs 运行 AArch64 环境，核心是通过 overlay 挂载 保护原始 AArch64 根文件系统（rootfs）的只读性，所有修改（如安装软件、创建文件）都写入独立分区（上分层），实现「原始环境不变、修改可持久化 / 可重置」的效果。

一、核心原理

  1. overlayfs 三层结构：
  • lowerdir：底层目录（原始 AArch64 rootfs，设为只读，避免被修改）。
  • upperdir：上分层目录（存储所有修改，位于你指定的独立分区）。
  • workdir：临时工作目录（overlayfs 内部使用，需与 upperdir 在同一分区）。
  • merged：合并目录（最终呈现给 chroot 的根目录，叠加 lowerdir 和 upperdir 的内容）。
  1. 流程：chroot 进入 merged 目录后，所有读操作优先取 upperdir（若有），否则取 lowerdir；所有写操作仅写入 upperdir，原始 rootfs 始终不变。

二、前置条件

  1. 已完成基础配置：binfmt_misc 启用、qemu-aarch64-static 安装、AArch64 binfmt 规则注册（参考前两轮回复）。
  2. 存在独立分区（如 /dev/sdb1、/dev/nvme0n1p5）：用于存储 upperdir 和 workdir（建议容量 ≥ 1GB，格式为 ext4/xfs 等 Linux 兼容格式）。
  3. 已准备 AArch64 rootfs（如 /opt/aarch64-rootfs，Debian/Ubuntu 完整根文件系统）。
  4. root 权限（所有挂载、chroot 操作需最高权限）。

三、详细步骤

1. 确认基础配置生效（必做）

先验证前期配置，避免后续踩坑：

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# 1. 检查 AArch64 binfmt 规则已启用
update-binfmts --display aarch64 | grep "enabled"

# 2. 检查 qemu-aarch64-static 存在
ls /usr/bin/qemu-aarch64-static

# 3. 确认原始 AArch64 rootfs 存在（示例路径 /opt/aarch64-rootfs）
ls /opt/aarch64-rootfs/bin/bash  # 需存在 bash/sh 可执行文件

2. 处理 overlay 分区（独立分区准备）

假设你要用作 overlay 上分层的分区为 /dev/sdb1（需替换为你的实际分区路径，可通过 lsblk 或 fdisk -l 查看）。

（1）格式化分区（若分区未格式化，首次需执行）

推荐格式化为 ext4（兼容性最好）：

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# 备份分区数据（若有），格式化会清空数据！
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1

（2）挂载分区到宿主目录

创建分区挂载点，将 overlay 分区挂载到宿主的固定目录（如 /opt/overlay-partition）：

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# 创建挂载点
sudo mkdir -p /opt/overlay-partition

# 挂载分区（临时挂载，重启失效；需持久化则添加到 /etc/fstab）
sudo mount /dev/sdb1 /opt/overlay-partition

# （可选）持久化挂载（重启自动挂载）
echo '/dev/sdb1 /opt/overlay-partition ext4 defaults 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab
sudo mount -a  # 验证 fstab 配置，无需重启

（3）在分区内创建 overlay 必需目录

在挂载的分区内创建 upperdir（存储修改）和 workdir（overlay 临时工作目录）：

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sudo mkdir -p /opt/overlay-partition/{upper,work}

3. 挂载 overlayfs（合并原始 rootfs 与分区）

创建 merged 目录（最终 chroot 的目标目录，叠加后的 AArch64 根目录），并通过 overlayfs 挂载：

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# 1. 创建 merged 目录（叠加后的根目录挂载点）
sudo mkdir -p /opt/aarch64-merged

# 2. 挂载 overlayfs（关键命令）
sudo mount -t overlay overlay -o \
  lowerdir=/opt/aarch64-rootfs, \
  upperdir=/opt/overlay-partition/upper, \
  workdir=/opt/overlay-partition/work \
  /opt/aarch64-merged

参数说明：

  • lowerdir=/opt/aarch64-rootfs：原始 AArch64 rootfs（只读，自动生效，无需额外设置 ro）。
  • upperdir=/opt/overlay-partition/upper：上分层（分区内目录，所有修改写入这里）。
  • workdir=/opt/overlay-partition/work：临时工作目录（必须与 upperdir 在同一分区，不可删除）。
  • /opt/aarch64-merged：合并后的目录（chroot 目标）。

4. 准备 chroot 环境（基于 merged 目录）

merged 目录是叠加后的根目录，需补充 QEMU 模拟器、虚拟文件系统等，才能正常 chroot：

（1）复制 QEMU 静态文件到 merged 目录

chroot 后无法访问宿主 /usr/bin，需将 qemu-aarch64-static 复制到 merged 的对应目录：

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sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static /opt/aarch64-merged/usr/bin/

（2）挂载必要的虚拟文件系统（到 merged 目录）

虚拟文件系统需挂载到 merged 下，chroot 后才能访问 proc/sys/dev：

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# 挂载 proc（进程文件系统）
sudo mount -t proc /proc /opt/aarch64-merged/proc

# 挂载 sysfs（系统设备文件系统）
sudo mount -t sysfs /sys /opt/aarch64-merged/sys

# 挂载 devtmpfs（设备节点，绑定宿主 /dev）
sudo mount -o bind /dev /opt/aarch64-merged/dev

# 挂载 devpts（终端设备，支持命令行交互）
sudo mount -o bind /dev/pts /opt/aarch64-merged/dev/pts

# 挂载tmpfs
sudo mount -t tmpfs tmpfs -o size=2G /opt/aarch64-merged/tmp

（3）配置 DNS（可选，需 chroot 内联网）

复制宿主 DNS 配置到 merged 目录，确保 chroot 内可访问网络：

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sudo cp /etc/resolv.conf /opt/aarch64-merged/etc/resolv.conf

5. chroot 进入 AArch64 + overlay 环境

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# 切换到 merged 目录（叠加后的 AArch64 根目录）
sudo chroot /opt/aarch64-merged /bin/bash

验证效果：

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# 1. 确认架构为 AArch64（输出 aarch64）
uname -m

# 2. 验证 overlay 生效（创建文件，测试修改是否写入 upperdir）
touch /test-overlay-file  # 在 merged 目录（chroot 内根目录）创建文件
exit  # 退出 chroot

# 3. 检查原始 rootfs 无变化（lowerdir 只读）
ls /opt/aarch64-rootfs/test-overlay-file  # 输出：ls: 无法访问...: 没有那个文件或目录

# 4. 检查 upperdir 已存储修改（文件实际写入分区）
ls /opt/overlay-partition/upper/test-overlay-file  # 输出：test-overlay-file（存在）

6. 退出与清理（关键：按顺序卸载）

必须按「虚拟文件系统 → overlay → 分区」的顺序卸载，避免数据损坏：

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# 1. 确保已退出 chroot（若未退出，先执行 exit）

# 2. 卸载虚拟文件系统
sudo umount /opt/aarch64-merged/proc
sudo umount /opt/aarch64-merged/sys
sudo umount /opt/aarch64-merged/dev/pts
sudo umount /opt/aarch64-merged/dev
sudo umount /opt/aarch64-merged/tmp

# 3. 卸载 overlayfs
sudo umount /opt/aarch64-merged

# 4. （可选）卸载 overlay 分区（若无需持久化挂载）
sudo umount /opt/overlay-partition

四、关键注意事项

  1. lowerdir 只读保护：overlayfs 默认会将 lowerdir 视为只读（即使未显式设置 ro），但建议通过 chmod -R 555 $ORIG_ROOTFS 进一步锁定，避免误操作修改原始 rootfs。
  2. 分区兼容性：overlay 分区需为 Linux 支持的文件系统（ext4、xfs、btrfs 等），不支持 NTFS、FAT32（可能导致权限错误）。
  3. 目录权限：upperdir、workdir、merged 目录的所有者必须为 root:root（sudo chown -R root:root /opt/overlay-partition），否则 chroot 会报权限错误。
  4. 修改重置：若需清空所有修改（恢复原始环境），直接删除 upperdir 内的文件即可（sudo rm -rf /opt/overlay-partition/upper/*），无需重新构建 rootfs。
  5. 虚拟文件系统挂载顺序：必须先挂载 overlayfs，再挂载 proc/sys/dev（挂载到 merged 目录下），否则 chroot 内无法访问这些系统资源。