操作系统能知道自己是在虚拟机中运行的吗?

“这是最后的机会，之后你将无法回头。服下蓝药丸，故事结束，你会在床上醒来，继续信任你愿意相信的一切。服下红药丸，你将留在仙境，我会带你走进兔子洞，告诉你真相有多深……记住，我所提供的，只有真相，仅此而已……”

This is your last chance. After this there is no turning back. You take the blue pill, the story ends, you wake up in your bed and believe whatever you want to believe. You take the red pill, you stay in Wonderland, and I show you how deep the rabbit hole goes… Remember, all I’m offering is the truth, nothing more…

这是电影《黑客帝国1》中的经典场景之一。墨菲斯（Morpheus）邀请尼奥（Neo）做出一个决定，选择红药丸还是蓝药丸——选择追求真相还是沉迷虚假。

运行在虚拟机中的操作系统与生活（被奴役）在矩阵中的居民面临同样的问题，它们能够感知到自己运行在一个虚幻的环境中吗？或者说，它们能够区分自己是运行在真正的硬件上，还是由 Oracle VirtualBox、VMware 等虚拟机软件创建的“矩阵”中呢？

真巧，Oracle（先知）一词出现在了一篇以黑客帝国开场的文章中

答案是取决于具体情况，但有些线索能够帮助操作系统判断身在何处。

例如，这里在苹果的 macOS 上安装了 Oracle VirtualBox，又在新建的虚拟机中安装了 Ubuntu。那 Ubuntu 是否知道自己运行在虚拟机，而不是 mac 中呢？

只需要在 Ubuntu 中执行一条命令就可以知道答案：

$ systemd-detect-virt

oracle

这里输出了“oracle”，证明 Ubuntu 是知道自己运行在 Oracle VirtualBox 中的。

该命令的工作原理其实不难：通过一系列预设的探索策略，检查运行在虚拟机中的操作系统的“隐秘角落”，寻找真相。

比如，最简单的策略之一就是扫描如下文件：

• /sys/class/dmi/id/product_name
• /sys/class/dmi/id/sys_vendor
• /sys/class/dmi/id/board_vendor
• /sys/class/dmi/id/bios_vendor
• /sys/class/dmi/id/product_version

若在其中发现 VirtualBox、 VMware、 AmazonEC2、 QEMU 等关键词，就可以知道自己是运行在对应的虚拟机中。

/sys/class/dmi 是什么

在 Linux 系统中， /sys/class/dmi 是一个虚拟文件系统路径（执行 mount 命令可以看到， sysfs on/sys type sysfs(rw,noexec,nosuid,nodev)），用于访问有关硬件系统的信息，尤其是与 DMI（Desktop Management Interface）相关的数据。

DMI 是一种用于在计算机系统中管理硬件的信息接口，提供系统厂商（ sys_vendor）、主板（ board_vendor）、BIOS（ bios_vendor）等详细信息。

systemd-detect-virt 命令的其他策略还包括探索 /proc/device-tree/、 /sys/hypervisor/ 等路径的内容。当无法从这些特殊的文件中找到有价值的信息时，该命令还会执行 x86 架构 CPU 中的一条特殊指令 CPUID，以此来获取虚拟环境的信息。

此外，该命令还能判断操作系统是否运行在 Docker、LXC 等容器中。

除了 systemd-detect-virt 命令， hostnamectl 命令也能输出有关操作系统运行环境的信息。

尼奥选择了红药丸，随后墨菲斯告知尼奥现在差不多是 2199 年，而不是他以为的 1999 年。这时，墨菲斯提出了一个核心问题，什么是真实？

“什么才是真实？你怎么定义‘真实’？如果你说的‘真实’是你能触摸到的、能闻到的、能品尝到的、能看到的，那‘真实’其实就是你大脑解读的电信号。”

What is real? How do you define real? If you’re talking about what you can feel, what you can smell, what you can taste and see, then real is simply electrical signals interpreted by your brain.

正如墨菲斯所说，你认为眼见为实， systemd-detect-virt 也是这样“想”的，它会优先根据从 /sys/class/dmi/id/中看到的内容为判断依据，接收来自此处的信号。

那我是不是能通过篡改这些文件，从而让操作系统误以为运行在另一个虚拟空间中呢？理论上是可以的，只不过看看那些文件的权限。

-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 4 19:11 /sys/class/dmi/id/bios_vendor
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 4 19:11 /sys/class/dmi/id/board_vendor
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 4 19:13 /sys/class/dmi/id/chassis_vendor
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 4 18:45 /sys/class/dmi/id/sys_vendor
...

“矩阵”不想让你醒来。

作者丨胡译胡说

来源丨公众号：计算机奇闻逸事（ID：gh_2d7137908da3）

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