Chroot

Chroot は見かけのルートディレクトリ（と動いているプロセスとその子プロセス群）を別のディレクトリに変更する操作です。ルートディレクトリを変更している間はディレクトリ外のファイルやコマンドにアクセスできなくなります。そのため chroot監獄 と呼ばれます。

理由

Chroot を行う主な理由は起動やログインができなくなった時のシステムメンテナンスです。例えば:

ブートローダーの再インストール。
initramfs イメージのリビルド。
パッケージのアップグレードもしくはダウングレード。
パスワードの再設定。

Wikipedia:ja:Chroot#制限も参照。

要件

chroot を行うには root 権限が必要です。
他の Linux 環境からブートする必要があります (LiveCD や USB メディア、別にインストールされたディストリビューションなど)。
ブートした Linux 環境のアーキテクチャが、chroot しようとしているルートディレクトリのアーキテクチャと一致しているか確認してください (つまり i686 なのか x86_64 なのか)。アーキテクチャの確認は次のコマンドで行えます: # uname -m。
chroot 環境でカーネルモジュールのロードをしたい場合、chroot する前にロードしてください。
必要であればスワップを有効にしてください: swapon /dev/sdxY。
必要であればインターネットに接続してください。

パーティションをマウント

chroot する場合 Linux システムの root パーティションを最初にマウントする必要があります。カーネルによって割り当てられた名前を確認するには、次を実行:

# lsblk

そして root パーティションをマウントするディレクトリを作成してマウントします:

# mkdir /mnt/arch
# mount /dev/sdx1 /mnt/arch

次に、他のシステムディレクトリ用のファイルシステム (例: /boot, /home...) が存在する場合は、それらもマウントします:

# mount /dev/sdx2 /mnt/arch/boot/
# mount /dev/sdx3 /mnt/arch/home/

ノート: 暗号化したファイルシステムにアクセスするときは、まずコンテナのロックを解除してください (例: dm-crypt/LUKS による暗号化をしている場合 # cryptsetup open /dev/sdX# name)。それから device-mapper によって与えられた名前を使ってファイルシステムをマウントしてください (# mount /dev/mapper/name /mnt/arch/...)。詳細: デバイスマッパーで LUKS パーティションのロックを解除・マップ。

Change root

ノート: localectl や timedatectl などの systemd のツールは D-Bus の接続が必要なため chroot の中では動作しません [1]。

arch-chroot を使う

Bash スクリプト arch-chroot は公式リポジトリの arch-install-scripts パッケージに含まれています。/usr/bin/chroot を実行する前にこのスクリプトは /proc などの api ファイルシステムをマウントして chroot から使える /etc/resolv.conf を作成します。

arch-chroot を実行するときは第一引数に新しい root ディレクトリを指定します:

# arch-chroot /mnt/arch

デフォルトの sh の代わりに bash シェルを起動するには:

# arch-chroot /mnt/arch /bin/bash

chroot から mkinitcpio -p linux を実行して終了するには:

# arch-chroot /mnt/arch /usr/bin/mkinitcpio -p linux

chroot を使う

一時 api ファイルシステムをマウントします:

# cd /mnt/arch
# mount -t proc proc proc/
# mount --rbind /sys sys/
# mount --rbind /dev dev/

また、任意で次のコマンドを実行:

# mount --rbind /run run/

インターネット接続を chroot 環境で使いたい時は、DNS サーバーの設定をコピーします:

# cp /etc/resolv.conf etc/resolv.conf

Bash シェルに chroot するには:

# chroot /mnt/arch /bin/bash

ノート:

chroot: cannot run command '/usr/bin/bash': Exec format error というエラーが表示される場合、ホスト環境と chroot 環境のアーキテクチャが一致していません。
chroot: '/usr/bin/bash': permission denied というエラーが表示される場合、exec パーミッションを使ってマウントしなおして下さい: mount -o remount,exec /mnt/arch。

chroot した後は bash のローカル設定をロードします:

# source /etc/profile
# source ~/.bashrc

ヒント: 必要なら bash のプロンプトに chroot を使っていることをわかるようにできます: # export PS1="(chroot) $PS1"。

systemd-nspawn を使う

systemd-nspawn を使うことで軽量な名前空間コンテナでコマンドや OS を実行することができます。大体は chroot と同じですが、ファイルシステムの階層だけでなく、プロセスツリーや様々な IPC サブシステム、ホスト・ドメイン名も完全に仮想化されるため強力です。

root パーティションのマウントポイントにディレクトリを移動して、systemd-nspawn を実行してください:

# cd /mnt/arch
# systemd-nspawn

/proc などの api ファイルシステムを手動でマウントする必要はありません。systemd-nspawn はコンテナ環境で新しい init プロセスを起動してそれら全ての面倒を見ます。同じマシンで別の Linux OS を起動するのと似ていますが、仮想マシンではありません。

終了するには、ログアウトするか poweroff コマンドを実行してください。その後 #chroot を終了するで説明しているようにパーティションをアンマウントすることができます。

グラフィカルアプリケーションを動かす

システムで X を動かしているならば、GUI アプリケーションを chroot 環境から起動できます。

chroot 環境を X サーバーに接続するには、X サーバーの中で (つまりログインしているデスクトップから) 端末を開き、xhost コマンドを実行してください、ユーザーの X サーバーに接続する許可を与えます:

$ xhost +local:

次に、アプリケーションに X サーバーを指定するために、chroot の中で DISPLAY 環境変数を X サーバーを動かしているユーザーの DISPLAY 変数と一致するように指定してください。例えば X サーバーを実行しているユーザーで以下を実行することで DISPLAY の値を見ることができます:

$ echo $DISPLAY

値が (例えば) ":0" の場合、chroot 環境で DISPLAY 環境変数を ":0" に設定するには:

# export DISPLAY=:0

chroot を終了する

システムメンテナンスが終わったら、chroot を終了します:

# exit

そして一時ファイルシステムや root パーティションをアンマウントしてください:

# cd /
# umount --recursive /mnt/arch/

ノート: umount: /path: device is busy のようなエラーが表示される場合、次の可能性があります: chroot 内でまだプログラムが動いている、またはサブマウントが存在している。プログラムを終了して mount でサブマウントを探して umount してください。umount が上手く通らない場合は umount --force でアンマウントできることがあります。それでも駄目の場合は umount --lazy を使って下さい。解決できない場合はすぐに reboot してください。

root 権限を使わない

Chroot は root 権限を必要しますが、場合によっては root 権限が使えないということもありえます。そのようなときは、他の実装によって chroot をシミュレートする方法があります。

Proot

Proot を使うことで見せかけの root ディレクトリを変更して root 権限を使わずに mount --bind を使用できます。アプリケーションをディレクトリに閉じ込めたり、別の CPU アーキテクチャでビルドされたプログラムを実行したいときに有用です。ただし、全てのファイルはホスト環境のユーザーによって所有されるため制限が存在します。Proot には --root-id 引数があり、fakeroot と同じような方法で制限を回避することができます。

Fakechroot

fakechroot は chroot コールを傍受して結果を偽装するライブラリです。通常ユーザーで chroot をシミュレートすることができます。

# fakechroot fakeroot chroot ~/my-chroot bash

参照

Basic Chroot