Linux 内核支持 $ORIGIN 的研究起源

2026 年 7 月 20 日相关消息显示，在 TacoSprint 2026 期间，有人决定研究能否在 Nix 中解决可重定位二进制文件的问题。此人热衷于推动 Nix 及其周边生态系统发展的宏伟目标，虽不聪明但胜在大胆。在上一篇文章结尾，其提出了一个可能的实现思路：对 Linux 内核进行打补丁，使 PT_INTERP 和 shebang 支持 $ORIGIN。

提案提交与积极反馈

此人克服了通过邮件发送补丁的复杂流程，并向 Linux 内核邮件列表提交了一份提案。首次尝试提议直接在虚拟文件系统（VFS）子系统中添加对 `$ORIGIN` 的支持。原本预想会有人不客气地让其“滚一边去”，然而结果不同。VFS 的维护者 Christian Brauner 真诚地回复，询问更改理由，并最终提出了一些将该支持引入子系统的方法。有像 John Ericson 这样的人参与并倡导非固定解释器（`PT_INTERP`）对 Nix 及其他用例（如 Buck 和 Bazel）的实用性，起到了很大帮助。

eBPF 实现可编程选择解释器

Christian Brauner 提出利用 eBPF 作为一种可编程的方式，通过 binfmt_misc 来选择解释器。原本只是想支持 `$ORIGIN`，但可编程选择的方式能实现更多功能。不久后，Christian 在休假期间就提供了该解决方案的第一版草案，经过邮件列表交流，最终形成了一个补丁系列，该系列补丁将在不久后被合并到 `-next` 分支中。

eBPF 程序支持 $ORIGIN 详解

简单来说，eBPF 可以用 C 语言的一个子集编写程序，这些程序会被编译成一种指令集，其虚拟机在内核中运行，程序会被即时编译成本地 CPU 架构的代码，且执行时间固定，加载代码前会进行“验证”以确保安全。现在可以用一个相对简单的 eBPF 程序来支持 `$ORIGIN`，程序加载并注册到内核后，可要求 binfmt_misc 子系统触发它。每个二进制文件现在都会触发 `nix_match` 函数，内核会要求 `nix_load` 动态确定要使用的解释器，特殊 BPF 程序支持 `$ORIGIN` 了。

BPF 程序的更多应用可能

现在甚至可以用一个 BPF 程序完全替代传统的 QEMU binfmt_misc 注册脚本。由于可以根据文件中的任何内容以编程方式选择解释器，能实现的功能相当多。一些小的应用场景包括，可在 shebang 中支持 `$ORIGIN`。传统 binfmt_misc 切换方式存在缺点，调用所需最终二进制文件的方式不透明，注册的解释器会“成为”进程，带来一些不便，如 `argv[0]` 和 `/proc//cmdline` 显示的是解释器的调用信息，`/proc/self/exe` 指向的是解释器。

新调度模式弥补不足

Christian 为此提交了一个大型补丁系列，其最新的补丁系列添加了两种新的调度模式，从不同角度弥补了差距，并解决了这些模式可能带来的其他一些问题。对 Nix 最期待的是加载器替换 `L` 模式，使用 `L` 标志后，内核会将匹配的二进制文件作为主镜像原生执行，仅用注册的解释器替换二进制文件 `PT_INTERP` 中指定的加载器，`binfmt_misc` 对 `PT_INTERP` 进行直接覆盖，原生动态加载器可以保持不变。

未来计划与展望

后续会持续关注 Linux 内核的发布情况。一旦这些补丁合并到 `-next` 分支并随标记版本发布，计划将一个支持 `$ORIGIN` 的 NixOS 模块上游化，使其在系统启动时进行注册。计划通过新的 `PT_INTERP_NIX` 段来启用该功能，而不是匹配每个 `ELF` 文件，这样可以保持向后兼容，Nix 生成的二进制文件在没有 BPF 处理程序的情况下仍然可以正常工作，但带有新段的文件可以提升为可重定位状态。