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利用 Android 虚拟化框架（AVF）运行自定义 Linux 虚拟机

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By lfdevs
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利用 Android 虚拟化框架（AVF）运行自定义 Linux 虚拟机

本文于 2025 年 8 月 26 日在 GitHub 发布：https://github.com/lfdevs/run-linux-on-android-guide/blob/main/docs/zh-HanS/avf-linux.md

Android 虚拟化框架（AVF）提供安全且私密的执行环境来执行代码。Android 提供了实现 AVF 所需的所有组件的参考实现。尽管 AVF 主要用来提供比 Android 应用沙盒安全系数更高、甚至经过正式验证的隔离保证，但我们也可以利用它来运行自定义 Linux 虚拟机。Android 15 QPR2 及以上版本的“Linux 开发环境”也验证了这一点。

系统需求

  • 操作系统：Android 13 及以上
  • SoC：Google Tensor、联发科天玑 9400、三星猎户座 2500 及更新的 SoC

由于高通的限制，骁龙 8 Elite 目前仅支持受保护的虚拟机 ，如 Microdroid，不能运行未经 Google 或 OEM 签名的自定义 Linux 虚拟机。但如果有 root 权限，您也可以参考 polygraphene 的指南。您可以使用 adb shell 运行命令 /apex/com.android.virt/bin/vm run-microdroid 来确定您的 Android 设备是否支持运行自定义 Linux 虚拟机，运行 Microdroid 时可能需要通过 adb -s localhost:8000 shell 连接虚拟机的 Shell。本文所有操作步骤适用于大部分的 Linux 发行版，其他操作系统使用相应的命令即可。

无头虚拟机

由于从头开始自行制作虚拟机镜像的步骤较为繁琐，所以本节仅讨论使用 Google 官方专门为 AVF 制作的 Debian 镜像的情况。

1. 下载镜像

  1. 下载 Google 官方最新的 Debian 镜像并解压。

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    wget https://dl.google.com/android/ferrochrome/latest/aarch64/images.tar.gz
tar -zxvf images.tar.gz

  2. 将解压得到的 root_part 4K 对齐。向上调整 root_part 的文件大小，字节数需要为 4096 的整倍数。可参考以下命令。

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    truncate -s 6442450944 root_part # 调整为 6 GiB

2. （可选）修改镜像

可以利用 chroot 对 root_part 做一些简单的修改，如更改语言、安装升级软件包等。

  1. 挂载镜像和系统特殊目录。

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    sudo mkdir -p /mnt/debian_vm
sudo mount -o loop root_part /mnt/debian_vm
sudo mount --bind /dev /mnt/debian_vm/dev/
sudo mount --bind /proc /mnt/debian_vm/proc/
sudo mount --bind /sys /mnt/debian_vm/sys/

  2. 如果主系统不是 aarch64 架构，需要使用 qemu-aarch64-static 来进行二进制翻译。若主系统是 Debian 系发行版，可参考以下命令。

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    sudo apt update
sudo apt install -y qemu-user-static binfmt-support
sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static /mnt/debian_vm/usr/bin/

  3. 进入 chroot 环境并进行修改。

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    # 进入 chroot 环境
sudo chroot /mnt/debian_vm
# 配置 DNS
rm /etc/resolv.conf
echo "nameserver 8.8.8.8" | tee /etc/resolv.conf
# 升级软件包
apt update && apt upgrade -y
# 根据您的需要安装新的软件包
apt install -y vim nano wget curl git sysbench locales
# 重新配置语言环境
dpkg-reconfigure locales

  4. 退出 chroot 环境并卸载相关挂载点。

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    exit
sudo umount /mnt/debian_vm/sys
sudo umount /mnt/debian_vm/proc
sudo umount /mnt/debian_vm/dev
sudo umount /mnt/debian_vm
sudo rmdir /mnt/debian_vm

3. 运行虚拟机

  1. 可以修改 vm_config.json 文件来配置虚拟机。比如修改分配给虚拟机的运行内存大小：

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    "memory_mib" : 8192

  2. 将 images.tar.gz 解压后的文件发送到您的 Android 设备。

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    adb push vm_config.json /data/local/tmp/
adb push vmlinuz /data/local/tmp/
adb push initrd.img /data/local/tmp/
adb push kernel_extras_part /data/local/tmp/
adb push root_part /data/local/tmp/

  3. 在 adb shell 内执行以下命令来运行虚拟机。

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    /apex/com.android.virt/bin/vm run /data/local/tmp/vm_config.json

  4. 在虚拟机的 Shell 内执行以下命令来关闭虚拟机。

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    shutdown 0

使用 u-boot 运行虚拟机

1. 下载 u-boot.bin

  1. 使用浏览器前往 aosp_u-boot-mainline Branch Grid 网站，在 u-boot_crosvm_aarch64 列选择最新的项目。

  2. 在打开的新标签页中选择 u-boot.bin 文件，浏览器会自动下载该文件。

2. 下载 Linux 发行版的原始磁盘映像

使用的原始磁盘映像需要包含 Linux 系统完整的分区。本文选择的是 Debian 13 的 nocloud 云镜像，您也可以前往 Debian Official Cloud Images 自行下载。

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wget https://cloud.debian.org/images/cloud/trixie/latest/debian-13-nocloud-arm64.tar.xz
tar -xvf debian-13-nocloud-arm64.tar.xz
mv disk.raw debian-13-nocloud-arm64.raw

3. （可选）修改镜像

  1. 扩容镜像中的分区。若主系统是 Debian 系发行版，可参考以下命令。

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    sudo apt update
sudo apt install -y qemu-utils
qemu-img resize -f raw debian-13-nocloud-arm64.raw 8G
sudo losetup -fP debian-13-nocloud-arm64.raw
# 使用 KDE 分区管理器或 GParted 等应用调整 /dev/loop0 的分区（请根据实际情况确定循环设备编号）
sudo losetup -d /dev/loop0

  2. 如果主系统不是 aarch64 架构，可使用 qemu-system-aarch64 来启动虚拟机。若主系统是 Debian 系发行版，可参考以下命令。

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    sudo apt update
sudo apt install -y qemu-system
qemu-system-aarch64 \
  -machine virt \
  -cpu cortex-a72 \
  -smp 8 \
  -m 8192 \
  -drive if=none,file=debian-13-nocloud-arm64.raw,format=raw,id=hd0 \
  -device virtio-blk-pci,drive=hd0 \
  -netdev user,id=net0,hostfwd=tcp::2222-:22 \
  -device virtio-net-pci,netdev=net0 \
  -device virtio-gpu-pci \
  -device qemu-xhci \
  -device usb-kbd \
  -device usb-tablet \
  -display gtk,gl=on \
  -bios /usr/share/qemu-efi-aarch64/QEMU_EFI.fd

  3. 虚拟机启动后，可在 QEMU 的 serial0 视图登录 root 账户并进行修改。

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    # 升级软件包
apt update && apt upgrade -y
# 根据您的需要安装新的软件包
apt install -y vim nano wget curl git sysbench locales
# 重新配置语言环境
dpkg-reconfigure locales

4. 运行虚拟机

  1. 编写 u_boot_vm_config.json 文件来启动虚拟机。可以使用或参照 u_boot_vm_config.json。

  2. 将相关文件发送到您的 Android 设备。

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    adb push debian-13-nocloud-arm64.raw /data/local/tmp/
adb push u-boot.bin /data/local/tmp/
adb push u_boot_vm_config.json /data/local/tmp/

  3. 在 adb shell 内执行以下命令来运行虚拟机。

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    /apex/com.android.virt/bin/vm run /data/local/tmp/u_boot_vm_config.json

  4. 在虚拟机的 Shell 内执行以下命令来关闭虚拟机。

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    shutdown 0

FAQ

虚拟机怎么连接网络？

由于 Android 的限制，创建虚拟网卡需要 root 权限。如果您的 Android 设备能够使用 root 权限，则可以使用 setup_network.sh 来为虚拟机创建一个虚拟网卡 crosvm_tap。

  1. 在您的 Android 设备上执行 setup_network.sh。

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    wget https://github.com/lfdevs/run-linux-on-android-guide/raw/refs/heads/main/scripts/avf/setup_network.sh
adb push setup_network.sh /data/local/tmp/
adb root
adb shell chmod +x /data/local/tmp/setup_network.sh
adb shell /data/local/tmp/setup_network.sh
adb unroot

  2. 在虚拟机内配置静态 IP 地址。如果您使用的是 Google 官方的 Debian 镜像或 Debian 官方的 nocloud 云镜像，则可以新建一个配置文件 /etc/systemd/network/20-virtio-net.network，并写入以下内容。

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    [Match]
Name=eth0

[Network]
Address=192.168.1.2/24
Gateway=192.168.1.1
DNS=8.8.8.8
DNS=1.1.1.1

  3. 重新加载 systemd-networkd 服务以应用新配置。

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    systemctl restart systemd-networkd

该方法参考了这篇 AVF 文档，如果您遇到了任何问题或有其他方案，欢迎在 Issues 中一起讨论。

虚拟机怎么使用桌面环境？

由于 Android 的限制，在 Android 和虚拟机之间进行端口转发或 vsock 通信均需要 root 权限。但我没有符合条件的设备进行测试，如果您有任何想法或方案，欢迎在 Issues 中一起讨论。

参考资料

Android
avf linux
This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.

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