昨晚在csdn刚刚写完一次DIY 制作Linux的方法, csdn 海枫博客 —— 从零开始制作Linux,以下为博客原文。
提到制作Linux,大家都能想到如雷贯耳、大名鼎鼎的Linux from scratch。但Linux from scratch的复杂性不是普通人能轻易掌握的,对于初学者来说,任何步骤出现不一致,会让初学者遇到挫拆,攻破LFS的信心越来越低。
本文教大家制作一个比LFS更简单的Linux系统,只有Grub、Linux kernel和最小的根文件系统initrd,原理和过程都非常简单。大家可以在这个基础的Linux之上,再增加其它的功能,逐步走向LFS。
制作Linux,首先该系统是放到磁盘上的,所以涉及启动引导操作系统的知识,我们使用著名的Grub引导程序来实现,Grub执行之后,由它来加载OS kernel和文件系统。 对于OS kernel,我们利用比较新版本的kernel代码来编译即可,而根文件系统,我们使用一个工具来生成最小的initrd。
整个制作过程,首先都有一个磁盘,这个磁盘可以是软盘,可以是USB,也可以是SSD磁盘或者HDD。但考虑到很多朋友身边没有这些东西,我们使用Qemu来试验,原理与直实硬件完全一样,唯一不同的是Qemu的磁盘可以用Host OS的文件来代替。
[h1]计算机启动过程[/h1]在制作过程中,难免会无法理解纷繁复杂的操作过程,到底为什么需要这样操作,这需要对计算启动过程的原理有些基本的认识。计算机是如何启动的,这个问题在网上可以搜到大量文章,可以参考阮一峰大牛写的《计算机是如何启动的?》,我将关键过程列在这里:
- BIOS阶段:计算上电后,系统从主板上的BIOS程序运行,检测系统,初始化运行环境
- 加载bootloader阶段:BIOS依次扫描硬盘,如果某个硬件的第一个扇区(512字节)的最后两字节为0x55和0xAA,则该硬盘为启动硬盘,该扇区为主引导记录(Master boot record,缩写为MBR),BIOS将该扇区加载到0x7C00内存处,然后跳到该地址开始执行bootloader
- Bootloader加载OS阶段:Bootloader开始执行,由于它只有512字节在内存,所以这512个字节的功能是将它剩下的代码从它后面的扇区(第2扇区,第3扇区,直到……第N扇区)加到到内存,Bootloader 代码完整加载到内存;然后bootloader读配置文件,然后从磁盘中加载kernel文件和根文件系统initrd到内存,最后跳到kernel开始执行OS
- OS kernel启动:OS kernel开始做系统初始化,将根文件系统initrd解压缩,加载到根文件,运行init进程
简化版本启动过程,BIOS是主机提供的,而Bootloader,OS kernel和initrd都需要制作安装。
[h1]制作涉及的软件说明[/h1]本文使用Qemu来验证,所以需要Qemu模拟的硬盘(实际是Linux的一个磁盘文件),Qemu提供BIOS功能,所以只需要安装Bootloader, OS kernel和initrd,各组件选用如下表所示:
组件软件版本BootloaderGrub2.00OS kernellinux kernel4.9initrdmkinitramfsxx
下面是制作过程是涉及软件的版本
软件版本构建方式Ubuntu12.04直接安装grub-install2.00~rc1源码编译安装qemu2.10.0源码编译安装fdisk2.20.1直接安装losetupxxx直接安装
[h1]开始制作Linux[/h1][h1]步骤1:创建64M大小的磁盘文件[/h1]使用dd命令,创建一个64M大小的文件,命令如下:dd if=/dev/zero of=disk.img bs=1M count=64 运行过程如图1所示:
图1:dd命令运行过程
[h1]步骤2:对磁盘分区,整个磁盘只建一个分区[/h1]使用fdisk命令对disk.img磁盘进行分区,使用n命令创建新的、主分区,该分区为整个磁盘大小,命令如下:fdisk命令交互过程如图2所示:
图2:fdisk命令运行过程
[h1]步骤3:将磁盘分区关联到/dev/loop7设备[/h1]如果你稍为对磁盘结构有点了解,应该如何磁盘最开始扇区是MBR,里面有分区表,记录磁盘上有多少分区,每个分区从哪个扇区开始,以及分区占用多少扇区,往往第一个分区的开始扇区并不是从第2个扇区开始。
我们使用fdisk -l disk.img命令可以看到该磁盘只有一个主分区,是从第2048个扇区开始:- ivan@ivan:~/minilinux$ fdisk -l disk.img Disk disk.img: 67 MB, 67108864 bytes41 heads, 32 sectors/track, 99 cylinders, total 131072 sectorsUnits = sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytesDisk identifier: 0xa711cdff Device Boot Start End Blocks Id Systemdisk.img1 2048 131071 64512 83 Linux
复制代码 我们接下来要在该分区建立文件系统,以及往里面放kernel和initrd,这一步需要将该分区与直接的磁盘设备关联,才能对该分区进行格式化和文件拷贝。使用losetup命令将该分区与一个/dev/loop7设备进行关联,命令如下:losetup -o 1048576 /dev/loop7 disk.img -o表示该分区在disk.img的偏移量(字节为单,即2048 x 512 = 1048576 )
命令运行如图3所示:
图3:losetup运行过程
[h1]步骤4:格式化分区和挂载分区[/h1]接下来将分区格式化为ext3,命令如下:mkfs.ext3命令运行过程如图4所示:
图4:mkfs.ext3命令运行过程
格式化后,将该分区挂载到mnt目录(在工作目录创建mnt目录,或者直接使用系统提供的/mnt均可,本文使用前者):mkdir mnt
mount -t ext3 /dev/loop7 ./mnt/ mount命令运行过程如图5所示:
图5:mount命令运行过程
[h1]步骤5:安装grub[/h1]磁盘和分区已经做完了,下一步是安将Grub,安装命令如下:grub-install –boot-directory=./mnt/boot/ –target=i386-pc –modules=part_msdos disk.img 运行结果如图6所示:
图6:grub-install命令运行过程
运行grub-install命令之后,会将disk.img磁盘第一个扇区修改成MBR,同时将grub代码安装到第一个分区之前的扇区里(通常是0号到64号扇区之间),最后将grub代码运行所需要其它模块和配置文件保存到 ./mnt/boot/grub目录下。
[h1]步骤6:下载、编译内核[/h1]首先在http://kernel.org官网下载linux-4.9.tar.gz文件,如下图7所示:
图7:下载kernel
然后使用默认配置编译x86_64内核和拷贝到distk.img磁盘的 boot/目录,命令如下:make x86_64_defconfig
make bzImage -j4
sudo cp arch/x86/boot/bzImage ~/minilinux/mnt/boot/ 上述命令运行过程如图8所示:
图8:内核编译和拷贝过程
[h1]步骤7:制作initrd[/h1]使用mkinitramfs命令可以制作简化版本的文件系统, 使用mkinitramfs命令生成极简的initrd,放到boot目录下,命令如下:mkinitramfs -o ./mnt/boot/initrd 运行过程如图9所示:
图9:生成initrd根文件系统
[h1]步骤8:编写grub.cfg,让Grub引导kernel运行[/h1]万事俱备,只欠东风,Grub、kernel和initrd都已准备好的,剩下的事件就是写grub.cfg配置文件,告诉Grub从哪个目录可以找到bzImage和initrd文件,具体命令如下:
[quote]cat - > ./mnt/boot/grub/grub.cfg |