20-3.自制小型LINUX系統,內核編譯,busybox介紹

自制小型linux系統

分析得知：

1. 引導grub,內核和initramfs三樣不可缺乏。
2. 執行的第一個進程/sbin/init由於須要的配置文件太多也不必，咱們能夠直接進入系統後第一個進程改成bash shell(讓/sbin/init指向它)
3. 安裝（拷貝）須要的軟件程序到這個linux系統中（包括它須要的庫文件等），這樣一個簡單的liunx系統便完成了。

具體步驟

1. 分區並建立文件系統
   fdisk /dev/sdb
   分兩個必要的分區
   /dev/sdb1對應/boot /dev/sdb2對應根 /
   mkfs.ext4 /dev/sdb1
   mkfs.ext4 /dev/sdb2
   （mkswap /dev/sdb3)
2. 掛載boot
   mkdir /mnt/boot
   • 子目錄的目錄名必須爲boot，父目錄沒要求但下面要指明父目錄（由於要用--root,詳細查看man幫助grub)
     mount /dev/sdb1 /mnt/boot (能夠不掛載根/dev/sdb2)
3. 安裝grub
   grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
4. 恢復內核和initramfs文件
   • 也能夠kernel安裝包安裝，rpm --root=/dev/sdb2 --nodeps，不過這樣會沒有initramfs文件，由於腳本會執行錯誤，因此還得手動生成它，不如直接拷貝
     - 或者更好的方法是yum --installroot=/dev/sdb2 install kernel.x86_64 ,前提是配置了yum源，這樣作不只能裝好根和initramfs等，還能建立好許多必要的文件夾。
     cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 /mnt/boot/
     cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img /mnt/boot
5. 創建grub.conf
   vim /mnt/boot/grub/grub.conf
   • 注意有細微的幾項差異，以及注意了在這裏寫的root是sda2(雖然當前是sdb2，可是拆掉此設備到其餘機器上時就是sda2了)

title simple_linux
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 root=/dev/sda2 
selinux=0  ：selinux關閉
init=/bin/bash ：指定bash
initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img
chroot /mnt/sysroot

6. 建立一級目錄
   mkdir /mnt/sysroot
   mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot
   mkdir –pv /mnt/sysroot/{etc,lib,lib64,bin,sbin,tmp,var,usr,sys,proc,opt,home,root,boot,dev,mnt,media}
7. 複製bash和相關庫文件(利用編寫的cpcmd腳本)
8. 複製相關命令及相關庫文件
   如：ifconfig,insmod,ping,mount,ls,cat,df,lsblk,blkid等
   • 注意複製的時候也是要建立一個文件夾，而後把未來要做爲根分區的分區（sdb2)掛載上去，而後把cpcmd腳本中的目標目錄改成此文件夾，進行拷貝便可。
   • 固然最好仍是用busybox。

注意點

1. 仍是用yum安裝內核的方式比較好，由於它會把全部的模塊也給安裝上，這樣的話網絡功能也可以啓用，只須要進入bash shell以後把網絡驅動給載入便可（能夠嘗試下用init啓動）。
   • insmod e1000.ko 命令來加載模塊，注意要提早拷貝這個模塊。
2. 若是想要開機以後能把除了根以外的boot分區掛載上（包括其餘分區），以及啓動網絡功能進行各類初始化操做。能夠直接在grub.conf中的init=/bin/bash中本身寫一個bash腳本，而後添加上各類初始化設置，讓init指向它便可（固然也要把本來的bash給添加到這個腳本里面，就至關於再原來的bash腳本基礎上增添一些操做）

內核編譯

單內核體系設計、但充分借鑑了微內核設計體系的優勢，爲內核引入模塊化機制

• 內核組成部分：
  kernel：內核核心，通常爲bzImage，一般在/boot目錄下名稱爲 vmlinuz-VERSION-RELEASE
  kernel object：內核對象，通常放置於/lib/modules/VERSION-RELEASE/
  [ ]: N :表明不啓用此功能
  [M]: M :啓用此功能可是會把模塊放在lib/modules中
  [*]: Y :啓用功能並將模塊放在vmlinuz中
• 輔助文件：ramdisk
  initrd
  initramfs

前提：

(1) 準備好開發環境
(2) 獲取目標主機上硬件設備的相關信息
(3) 獲取目標主機系統功能的相關信息
例如:須要啓用相應的文件系統
(4) 獲取內核源代碼包
www.kernel.org

開發環境準備

• 包組
  Development Tools
• 目標主機硬件設備相關信息
  CPU：
  cat /proc/cpuinfo
  x86info -a
  lscpu

硬件設備

• PCI設備：
  lspci
  -v
  -vv
  lsusb
  -v
  -vv
  lsblk 塊設備
• 瞭解所有硬件設備信息
  hal-device：CentOS 6

安裝系統

安裝開發包組
下載源碼文件
.config：準備文本配置文件
make menuconfig：配置內核選項
make [-j #]
make modules_install：安裝模塊
make install ：安裝內核相關文件
安裝bzImage爲/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
生成initramfs文件
編輯grub的配置文件

編譯內核示例

tar xf linux-VERSION.tar.xz -C /usr/src
cd /usr/src
#n -sv linux-4.20.2 linux
cd /usr/src/linux-VERSION
cp /boot/config-$(uname -r) ./.config
make help
make menuconfig :須要安裝一些包才能執行此命令
make -j 2
make modules_install
make install
reboot

編譯內核

1. 配置內核選項
   支持「更新」模式進行配置：make help
   (a) make config：基於命令行以遍歷的方式配置內核中可配置的每一個選項
   (b) make menuconfig：基於curses的文本窗口界面
   (c) make gconfig：基於GTK (GNOME）環境窗口界面
   (d) make xconfig：基於QT(KDE)環境的窗口界面
   支持「全新配置」模式進行配置
   (a) make defconfig：基於內核爲目標平臺提供的「默認」配置進行配置
   (b) make allyesconfig: 全部選項均回答爲「yes「
   (c) make allnoconfig: 全部選項均回答爲「no「

2. 編譯
   全編譯:make [-j #]
   編譯內核的一部分功能：
   (a) 只編譯某子目錄中的相關代碼
   cd /usr/src/linux
   make dir/
   (b) 只編譯一個特定的模塊
   cd /usr/src/linux
   make dir/file.ko
   示例：只爲e1000編譯驅動：
   make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko

如何交叉編譯內核：

編譯的目標平臺與當前平臺不相同
make ARCH=arch_name

• 要獲取特定目標平臺的使用幫助
  make ARCH=arch_name help
  示例：
  make ARCH=arm help

在已經執行過編譯操做的內核源碼樹作從新編譯

須要事先清理操做：
make clean：清理大多數編譯生成的文件，但會保留config文件等
make mrproper: 清理全部編譯生成的文件、 config及某些備份文件
make distclean：mrproper、清理patches以及編輯器備份文件

卸載內核

刪除/lib/modules/目錄下不須要的內核（對應內核的module)庫文件
（刪除/usr/src/linux/目錄下不須要的內核源碼：根據本身裝的源碼位置來刪除）
刪除/boot目錄下啓動的內核和內核映像文件
更改grub的配置文件，刪除不須要的內核啓動列表(6中手寫title的項目刪除,而7中在完成了前面步驟以後直接grub2-mkconfig從新生成就會自動刪除掉去掉的內核項)

注意點：

1. 內核由於配置項太多，所以用菜單模式來選擇。咱們能夠參考已有的文本配置文件來生成菜單並進行修改。
   • 這個已有的文本配置文件就是在已經編譯安裝好的linux內核中boot文件夾中的config_VERSION文件
   • 其中y表明打入內核，m表明模塊中，not set並註釋就表明沒有啓動此功能。
   • 將此已經存在的配置文件拷貝並命名爲.config做爲參考來執行下一步的make menuconfig
2. 本身編譯內核可將NTFS文件系統功能給啓用，修改的時候用菜單方式修改（須要利用1中說的參考的文本配置文件，否則項目太多一個一個改也麻煩也不現實）
3. 安裝時分爲安裝模塊和安裝內核兩步。
4. 一個linux系統中能夠同時裝多個內核，所以直接編譯安裝新內核便可。
   • 以前作過rpm安裝內核包的實驗，boot中會出現兩個內核文件和相對應的initramfs.img，以及lib/modules中也會出現兩個內核版本文件夾。
   • 開機的時候選擇載入哪一個內核便可，（若是是手動添加的內核，固然這須要修改grub.conf中的設置，新加一個title便可。用命令make modules_install和make install命令添加的自動就會添加到grub.conf（或grub.cfg)文件中）
5. make menuconfig須要安裝一些依賴的包才能執行，根據提示一個一個裝
   • 基於最小化的安裝包環境（裝包組的話太多了）

yum install gcc gcc-c++ glibc glibc-devel pcre pcre-devel
openssl openssl-devel systemd-devel zlib-devel vim lrzsz tree screen lsof tcpdump wget ntpdate net-tools iotop bc zip unzip nfs-utils

6. menu通用設置中的local version能夠本身書寫一下，其中寫的就是內核中前面主版本號後面寫的內容。注意最開頭處加上橫槓-比較好，好比-myversion-1.0.
   • 修改須要修改的項目好比NTFS以後保存，而後就會修改掉.config文件。以後便會根據它進行編譯。能夠查看一下它是否確實修改了。
7. 以後make -j N && echo -e "\a"進行編譯 便可（最好session或者nohup）.若是報錯須要某些文件包則先裝好，而後再嘗試。
8. 若是隻爲了NTFS，NTFS文件格式的支持在epel源中有包能夠進行操做。會多一個mount.ntfs命令，對NTFS格式文件系統的分區進行掛載以後即可可讀可寫。

Busybox

定製小型的Linux操做系統：linux內核+busybox（安卓手機就是相似如此）
官方網站：https://busybox.net/
busybox命令可能選項比較少，不過也基本夠用。同時它還集成了庫文件，不用再另外安裝拷貝了。

Busybox使用

busybox 的編譯過程與Linux內核的編譯相似
busybox的使用有三種方式：

1. busybox後直接跟命令，如 busybox ls
2. 直接將busybox重命名，如 cp busybox tar
3. 建立符號連接，如 ln -s busybox rm

busybox的安裝

以上方法中，第三種方法最方便，但爲busybox中每一個命令都建立一個軟連接，至關費事，busybox提供自動方法：busybox編譯成功後，執行make install,則會產生一個_install目錄，其中包含了busybox及每一個命令的軟連接

編譯Busybox

yum install gcc gcc-c++ glibc glibc-devel pcre pcre-devel openssl openssl-devel systemd-devel zlib-devel libmcrypt-devel glibc-static ncurses-devel
wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.30.0.tar.bz2
tar xvf busybox-1.30.0.tar.bz2
cd busybox-1.30.0/
make menuconfig

• 注意，在menu中按下面選擇，把busybox編譯成靜態二進制、不用共享庫,這樣的話這些二進制文件所須要的庫文件就會被打包集成在busybox中了而不是在當前操做系統的lib中
• busybox自己就是一個程序，只不過功能衆多而已，被視爲多個程序的組合。實質上就是一個程序，要理解靜態編譯在這裏的做用）
• 此時直接拷貝在其它機器上這個busybox也能執行了：
  Busybox Settings -->Build Options -->[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
  而後繼續下面命令

make  ：只生成二進制文件不生成軟連接 
make install  ：把軟連接也生成，之後執行命令就方便了
- 若是出錯，執行make clean後，從新執行上面命令
mkdir /mnt/sysroot/
cp -a _install/* /mnt/sysroot/ ：真正的busybox就在_install/bin/busybox 其餘的在此目錄內的命令都是軟連接

Busybox也可直接下載編譯好的二進制，在官網上有。