Linux ARM 微架构环境伪装切换工具 | Note - 纸上得来终觉浅, 绝知此事要躬行。

概述

arm_switch 用于在同一台 ARM 设备上切换不同的微架构模拟环境。切换后执行 reboot，
系统启动时自动应用目标环境，无需任何额外操作。SSH 登录即处于目标环境中。

本机硬件为 RK3528（Cortex-A53），目前支持模拟鲲鹏920。

工作原理

切换命令在 reboot 前写入两处持久配置：

/etc/arm_switch/current — 写入目标模式名
/etc/hostname — 通过 hostnamectl set-hostname 写入目标 hostname（在正常运行的系统中执行，稳定可靠）

系统启动时，systemd 服务 arm-switch.service 在所有用户服务启动前以
arm_switch --apply 方式调用同一脚本，读取 /etc/arm_switch/current，
对非 native 模式执行三个全局 bind-mount：

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/<mode>                              →  /root           家目录隔离
/etc/arm_switch/<mode>/fake_cpuinfo  →  /proc/cpuinfo   CPU信息伪造
/etc/arm_switch/<mode>/fake_midr_el1 →  /sys/devices/system/cpu/cpu0/regs/identification/midr_el1

bind-mount 运行在根 mount namespace，对所有进程全局可见，无需 namespace 隔离技巧。

reboot 后恢复 native 只需将 current 改写为 native，服务读到后不执行任何 mount。

文件布局

/etc/arm_switch/
    current                   当前模式（native / kp920）
    native_hostname            本机原始 hostname 备份
    README.md                  本文档
    kp920/
        fake_cpuinfo           鲲鹏920的 /proc/cpuinfo 内容
        fake_midr_el1          鲲鹏920的 MIDR_EL1 寄存器值
        hostname               该模式的目标 hostname（kunpeng920-dev）

/kp920/                        kp920 模式的家目录（挂载到 /root）
    .ssh/                      SSH 密钥
    .bash_profile              bash login shell 配置（从 native /root 复制）
    .bashrc                    bash 交互式配置（从 native /root 复制）
    .conan2/                   kp920 专属 Conan 配置
    source_kp920/              构建工作区

/usr/local/bin/arm_switch      用户命令（同时含 --apply 逻辑，供 systemd 调用）
/etc/systemd/system/arm-switch.service

注意：文档中曾提到的 /usr/local/bin/arm-switch-apply 不存在，
--apply 功能直接内嵌在 arm_switch 脚本中。

使用方法

切换到鲲鹏920环境

1	`arm_switch kp920`

执行后显示确认提示，输入 y 重启。重启后：

hostname 变为 kunpeng920-dev
cat /proc/cpuinfo 显示鲲鹏920 CPU 信息
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/regs/identification/midr_el1 显示 0x00000000481fd010
家目录为 /kp920，与 native /root 完全隔离

恢复 native 环境

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arm_switch
# 或
arm_switch native

查看帮助

1	`arm_switch --help`

各模式详情

native

hostname：rk3528-openeuler22
家目录：/root（真实目录，无任何 mount 覆盖）
/proc/cpuinfo：真实硬件（Cortex-A53）
重启默认即为此模式

kp920（鲲鹏920）

hostname：kunpeng920-dev
家目录：/kp920
CPU implementer：0x48（华为）
CPU part：0xd01（TaiShan v110）
MIDR_EL1：0x00000000481fd010
特性：sha3 sm3 sm4 asimddp lse 等鲲鹏920特有指令集

实际文件内容

`/usr/local/bin/arm_switch`

#!/bin/bash
CONF=/etc/arm_switch

# ── 动态发现已注册模式（扫描 $CONF 子目录） ─────────────────────────
valid_modes() {
    local modes="native"
    for d in "$CONF"/*/; do
        [ -d "$d" ] && modes="$modes $(basename "$d")"
    done
    echo "$modes"
}

mode_hostname() {
    local mode=$1
    if [ "$mode" = "native" ]; then
        cat "$CONF/native_hostname" 2>/dev/null
    else
        cat "$CONF/$mode/hostname" 2>/dev/null || echo "$mode-dev"
    fi
}

# ── systemd 启动时调用，应用 bind-mount ──────────────────────────────
if [ "$1" = "--apply" ]; then
    MODE=$(cat "$CONF/current" 2>/dev/null || echo native)
    [ "$MODE" = "native" ] && exit 0
    MIDR=/sys/devices/system/cpu/cpu0/regs/identification/midr_el1
    set -e
    mount --bind "/$MODE"                   /root
    mount --bind "$CONF/$MODE/fake_cpuinfo" /proc/cpuinfo
    if [ -f "$MIDR" ]; then
        mount --bind "$CONF/$MODE/fake_midr_el1" "$MIDR"
    fi
    exit 0
fi

# ── 用户命令 ─────────────────────────────────────────────────────────
usage() {
    echo "用法: arm_switch [模式]"
    echo "      arm_switch           无参数，恢复 native 并重启"
    echo ""
    echo "模式:"
    for m in $(valid_modes); do
        printf "  %-10s %s\n" "$m" "$(mode_hostname "$m")"
    done
    echo ""
    echo "当前模式: $(cat $CONF/current 2>/dev/null || echo native)"
    echo ""
    cat <<'EOF'
新增微架构步骤:
  1. 从目标机采集 CPU 信息，放入 $CONF/<name>/：
       fake_cpuinfo   <- cat /proc/cpuinfo
       fake_midr_el1  <- cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/regs/identification/midr_el1
       hostname       <- echo "目标-hostname" > hostname
  2. 创建 /<name>/ 作为该模式的家目录，复制必要文件：
       mkdir -p /<name>
       cp -a /root/.ssh /<name>/.ssh
       cp /root/.bash_profile /<name>/.bash_profile
       cp /root/.bashrc /<name>/.bashrc
  3. arm_switch <name>   （脚本无需修改）
EOF
}

TARGET=${1:-native}

if [ "$TARGET" = "--help" ] || [ "$TARGET" = "-h" ]; then
    usage; exit 0
fi

MODES=$(valid_modes)
if [[ ! " $MODES " =~ " $TARGET " ]]; then
    echo "错误: 不支持的模式 '$TARGET'"
    echo "支持: $MODES"
    exit 1
fi

CURRENT=$(cat "$CONF/current" 2>/dev/null || echo native)

if [ "$TARGET" = "$CURRENT" ]; then
    echo "[arm_switch] 当前已是 $TARGET 模式，无需切换"
    exit 0
fi

if [ "$TARGET" != "native" ]; then
    [ ! -d "/$TARGET" ]                     && { echo "错误: /$TARGET 家目录不存在"; exit 1; }
    [ ! -f "$CONF/$TARGET/fake_cpuinfo" ]   && { echo "错误: $CONF/$TARGET/fake_cpuinfo 不存在"; exit 1; }
    [ ! -f "$CONF/$TARGET/fake_midr_el1" ]  && { echo "错误: $CONF/$TARGET/fake_midr_el1 不存在"; exit 1; }
    [ ! -f "$CONF/$TARGET/hostname" ]       && { echo "错误: $CONF/$TARGET/hostname 不存在"; exit 1; }
fi

TARGET_HOST=$(mode_hostname "$TARGET")
echo ""
echo "[arm_switch] 即将从 $CURRENT 切换到 $TARGET ($TARGET_HOST)"
echo "[arm_switch] 重启后生效，当前 SSH 会话将断开"
read -r -p "[arm_switch] 确认重启? [y/N] " ans
[[ "$ans" =~ ^[Yy]$ ]] || { echo "已取消"; exit 0; }

hostnamectl set-hostname "$TARGET_HOST"
echo "$TARGET" > "$CONF/current"

reboot

`/etc/systemd/system/arm-switch.service`

[Unit]
Description=ARM CPU Environment Switch
DefaultDependencies=no
After=local-fs.target
Before=basic.target

[Service]
Type=oneshot
RemainAfterExit=yes
ExecStart=/usr/local/bin/arm_switch --apply

[Install]
WantedBy=basic.target

新增微架构

以飞腾 D3000 为例：

第一步 — 在目标真机上采集 CPU 信息

1 2	`cat /proc/cpuinfo > fake_cpuinfo cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/regs/identification/midr_el1 > fake_midr_el1`

第二步 — 将文件放入配置目录

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mkdir -p /etc/arm_switch/ftD3000
cp fake_cpuinfo  /etc/arm_switch/ftD3000/
cp fake_midr_el1 /etc/arm_switch/ftD3000/

第三步 — 创建家目录，复制 SSH 密钥和 bash 配置

mkdir -p /ftD3000
cp -a /root/.ssh /ftD3000/.ssh
cp /root/.bash_profile /ftD3000/.bash_profile
cp /root/.bashrc /ftD3000/.bashrc

第四步 — 切换验证（脚本无需修改，自动发现新模式）

1	`arm_switch ftD3000`

注意事项

切换操作会立即 reboot，请确保当前工作已保存
各模式家目录完全独立，native 的 /root 内容在 kp920 模式下不可见
SSH authorized_keys 在各模式家目录下单独维护，新增模式后需确保 .ssh/authorized_keys 正确
各模式家目录需包含 .bash_profile 和 .bashrc，否则 shell 提示符异常
reboot 后默认不会自动切换，需手动执行 arm_switch <mode> 再 reboot
本工具仅伪造 CPU 识别信息，实际 CPU 仍为 Cortex-A53，带 LSE 等指令的二进制在本机无法运行