使用U盤自制Linux操做系統

章節導航：

• 前言

• Linux系統啓動流程

• 實驗前的準備

• 實驗過程

• 拷貝命令腳本

 

1、前言

咱們生活中離不開電腦，時時刻刻在跟操做系統打交道，有時候會被系統中出現的錯誤搞得頭昏腦脹，使用操做系統，不如親自動手組建一個本身的簡單的系統，體驗一下製做操做系統的樂趣。在系統的學習了Linux操做系統以後，就有了理論基礎，因此，火燒眉毛的想作一個本身的簡單的Linux小系統，有興趣的同窗也能夠來動手作一作。

在接下來的文章中，小編會先從Linux系統的啓動流程入手，將啓動過程一一展現出來，再進行實驗指導。

2、Linux系統啓動流程

一、加電自檢（POST：power on system test）

這些自檢的功能是有一個軟件程序來實現的，這個軟件程序叫作：BIOS。BIOS是基本輸入輸出系統，他是裝在一個硬件芯片CMOS之上，加電過程給CMOS通電，BIOS會根據CMOS上的一些配置信息去讀取硬件的狀態，以後進行硬件設備的初始化。

加電自檢主要是檢測一下硬件設備是夠存在並可以正常運行，如：CPU、內存、硬盤是否存在並能正常運行，CPU風扇是否可以運轉散熱，以及一些外圍的輸入輸出設備是否存在，可是有些設備存在與否不影響系統的正常啓動，如鍵盤、鼠標。

2、加載MBR

在硬件初始化以後，BIOS會列出一些能夠啓動的裝置順序，接下來就開始讀取第一個能夠啓動的設備中操做系統的核心文件。咱們必須以一個啓動管理程序來處理這些核心文件的加載問題，這個啓動管理程序爲：Bootloader，Boot loader是一個程序，他確定依賴於一個硬件之上，這個硬件就是硬盤，準確的說是第一個能夠啓動的硬盤的第一個扇區內，就是咱們以前讀到的MBR（主引導記錄）當中。因此，在加電自檢以後BIOS會將系統引導到MBR中，找到Boot loader。

3、Boot loader

Boot Loader就是在操做系統內核運行以前運行的一段小程序。經過這段小程序，能夠初始化硬件設備，創建內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環境爲最終調用操做系統內核作好準備。Boot Loader使用最廣的就是Grub了，系統將Linux下/boot/grub/grub.conf的配置文件讀取到內存中，根據配置文件中的信息找到內核文件和僞根文件，並將僞根文件加載到內存中，模擬出一個根文件系統，再進行加載內核文件。

4、加載系統內核(Kernel),執行系統初始化信息，

Bootloader能夠加載kernel和initrd，而後在內存中讓initrd解壓縮成根目錄，而後內核能夠在這個虛擬的根文件系統之上加載合適的驅動程序，來加載硬盤等設備，以後釋放虛擬的根文件系統，並以只讀的方式掛載磁盤上真實的根文件系統，以後就開始正常的啓動過程。此時內核程序已經徹底接管了BIOS工做，以後的操做都是有內核來完成的。

5、啓動用戶空間第一個執行程序/sbin/init

在內核、硬件及驅動信息加載完畢後，內核會呼叫用戶空間的第一個執行程序/sbin/init，inti進程主要功能是準備軟件運行環境，包括系統的主機名稱、網絡配置、文件系統格式、服務運行級別等其餘服務的啓動管理。這些全部的操做都是經過init的配置文件來定義的。

Init的配置文件：

Centos5：因爲centos5採用的是Sys init方式，其特色是啓動用戶空間的服務程序，一般經過腳本運行，有依賴關係的服務將被串行啓動，這也就致使了centos5的系統啓動過程很是的緩慢，配置文件爲：/etc/initab

Centos6：採用Upstart的方式，其特色是守護進程間的通訊依賴於D-Bus進行，所以，可基本實現相似並行啓動：配置文件：/etc/inittab,/etc/init/*.conf

Centos7：採用Systemd方式，其特色是服務只有在第一次被訪問到時纔會真正啓動起來，所以Centos7系統的啓動過程很是之快，配置文件是：/usr/lin/system/*。

6、init程序執行完inittab配置文件後，執行系統初始化腳本rc.sysinit

在定義完運行級別後，Linux系統執行的第一個用戶層文件就是rc.sysinit腳本程序，這個腳本爲初始化用戶空間環境，會執行許多系統初始化任務；在完成系統初始化腳本後，系統還會啓動對應級別下設定爲要啓動的服務，關閉那些設定爲要關閉的服務。該步驟是根據inittab配置文件中定義的運行級別，來運行對應運行目錄中的服務設定腳本。

在服務啓動的最後，會執行最後一個腳本：/etc/rc.d/rc.local，這個腳本是留個用戶的，能夠將用戶想要啓動的東西放到這裏。

7、執行/bin/login程序，進入登陸等待狀態

此時就進入了輸入username和password的時刻了，漫漫開機之路就算到此結束了。

 

附上啓動流程圖：

3、實驗前的準備

咱們要製做的是U盤Linux系統，因此要準備一個U盤，不須要太大夠用就行。

須要準備的工具：U盤、虛擬機或Centos的主機一臺、Centos6系統。

U盤的要求：通常Linux系統不識別NTFS的文件系統，因此要是U盤是NTFS的系統，咱們須要將其格式化爲FAT32文件系統的格式，這樣系統才能識別。

4、實驗過程

一、啓動虛擬機的VMware USB Arbitration Service服務

咱們須要虛擬機可以識別USB接口上的U盤，因此要開啓這個服務，若是一斤開啓了，能夠直接跳過步驟，小編將爲你們演示如何開啓該服務。

如圖所示：

       右擊個人電腦，打開管理，進入：

        

在服務中找到VMware USB Arbitration Service項，將服務啓動起來，這個時候從新打開虛擬機。

二、將U盤掛載到虛擬機中的系統上

打開虛擬機後，將右下方顯示的磁盤標誌，找到本身的U盤，選擇鏈接：

 

 

三、  對U盤進行分區

咱們須要將U盤分爲兩個分區，一個用來當作boot分區，一個用來當作根分區。使用：fdisk 命令。

在小編的電腦上識別到的U盤爲/dev/sdc盤號，因此執行：fdisk/dev/sdc，將/dev/sdc1做爲boot分區，分出大小1G；將/dev/sdc2做爲根分區，將剩餘空間所有分給根分區。

 

 

四、  將分區格式化爲ext4文件系統

分好區後並不能直接使用，咱們須要將分區格式化後才能夠正常使用，使用命令：mkfs.ext4 /dev/sdc1須要將/dev/sdc1和/dev/sdc2兩個分區進行格式化。

 

五、  建立掛載將要設置爲boot分區的目錄

該目錄必須爲boot，這樣在生成一些數據的時候纔不會亂，由於咱們要將分區/dev/sdc1掛載到命名爲/boot的目錄下，咱們需新建目錄，爲了避免和本地系統上的boot目錄混淆，小編建立新的目錄：mkdir –p  /linshi/boot  

六、  將/dev/sdc1掛載到/linshi/boot目錄上

執行命令：mount  /dev/sdc1 /linshi/boot

七、  對boot分區/dev/sdc1安裝grub

執行命令：grub-install  --root-directory=/linshi   /dev/sdc

該命令是用來安裝修復grub引導文件的，若是grub目錄中的文件損壞了，能夠經過該命令進行恢復。由於咱們要在U盤的boot目錄上安裝grub，因此須要指定一個位置，那就是—root-directory=/linshi，對象爲/dev/sdc

查看/linshi/boot下的目錄樹結構：

    查看U盤的MBR表：

 

八、  將本地的boot下的內核文件和僞根文件拷貝到U盤中的boot下，命令以下：

    cp /boot/vmlinuz-2.6.32-696.e16.x86_64  /linshi/boot/

    cp /boot/initramfs-2.6.32-696.e16.x86-64.img  /linshi/boot/

執行過程如圖所示：

 

九、  手動編寫grub.conf配置文件

Vim /mnt/boot/grub/grub.conf

內容以下：

default=0

timeout=5

hiddenmenu

title Centos-jiake

        root(hd0,0)

        kernel/vmlinuz-2.6.32-696.e16.x86_64 root=UUID=（U盤的根分區的UUID） selinux=0 init=/bin/bash

        initrd/ initramfs-2.6.32-696.e16.x86-64.img

如圖所示：

十、             建立掛載根分區的目錄，並掛載U盤的根分區

    mkdir /linshi/sysroot

    mount /dev/sdc2  /linshi/sysroot

如圖：

十一、             在U盤的根分區下建立與本地根下相同的目錄

一個一個建立太慢，咱們使用一個快捷的方式，先將本地根下的目錄名所有存放起來，作成一個列表，而後一次性建立。

先ls  / >  /mulu.txt

              mkdir –p `cat mulu.txt`

如圖：

 

十二、             拷貝網卡驅動

有時候咱們須要用用網卡，因此咱們將網卡驅動一塊拷貝過去，若是不想使用網卡功能，能夠不用拷貝這個文件驅動。

使用locate e1000找到網卡驅動的位置，e1000是網卡的驅動程序文件。

如圖所示：

1三、             經過命令拷貝腳本，將須要使用的命令拷貝到U盤的根分區上

這個腳本是小編本身編寫的，若是你不會，不用着急，小編會在後面附上源代碼。若是你要使用腳本，記得給腳本加上執行的權限。具提的操做能夠看小編的截圖：

 

1四、             查看咱們U盤根分區下的樹狀結構圖

咱們拷貝完命令，必定要驗證命令是否拷貝成功，而且路徑必定要正確。命令原來在什麼地方，拷貝過來還要放到對應的目錄下。不然會致使命令不可用。 

 

 

1五、             完成命令移植的功能後，將U盤放到獨立的機器上啓動

要關機將U盤拔下來，這裏小編使用電腦做爲整機，從U盤啓動，因此就不能呈上優質的截圖了。一下圖片使用手機拍攝。

對於不一樣的機型，進入本地BIOS的按鍵也不一樣，請各位同窗自行尋找進入BIOS的按鍵，進入BIOS須要將U盤設爲第一啓動項，（爲了在BIOS的boot啓動項顯示出U盤，須要先將U盤插入電腦）

找到本身的U盤，使用shift +將U盤移動到第一位：

 

完成後按下F10保存退出啓動：

 

1六、             啓動成功！

稍等片刻，咱們就能看到成功進入bash的界面了，因爲咱們自制了一個簡單的Linux系統，因此目前只是使用bash進入了一個簡單的bash環境，能夠執行一些簡單的命令，若是想使用init啓動進程，須要配置更多的文件，若是有興趣的同窗能夠據需深刻研究。

5、拷貝命令腳本

    #!/bin/bash

    #將用戶指定的命令拷貝到對應的根目錄下

    copy_comd() {

            com_path=`which $1`

            com_dest=`dirname $com_path`

            [ ! -d $dir$com_dest ] && mkdir -p $dir$com_dest

            ls $dir$com_path  &> /dev/null && { echo "該命令已存在！" ;return 99; }

            cp  $com_path $dir"$com_path"

            echo -e "$com_path  \e[33;5m ====>\e[0m  $dir"$com_path""

    }

  

    #將命令所依賴的庫文件拷貝到對應的目錄中

    copy_comfile(){

        ldd $(which $1) |grep -oE "/.* " | while read libfile

        do

            local lib_destdir=$dir$(dirname $libfile)

            local lib_destfile=$dir$libfile

            if [ -e $lib_destfile ];then

                continue

            elif [ -d $lib_destdir ];then

                cp  $libfile $lib_destdir

                echo -e "$libfile  \e[33;5m ===> \e[0m $lib_destfile"     

            else

                mkdir -p $lib_destdir &> /dev/null

                cp  $libfile $lib_destdir 

                echo -e "$libfile  \e[33;5m ===> \e[0m $lib_destfile"

            fi

        done

    }    

   #主程序（須要先指定根目錄，每一個執行步驟均可以quit退出。）

    while true;do

    read -p "Please input the dir("quit" to exit!): " dir

    if [ "$dir" == quit ] ;then 

            exit

    fi

    [ -z $dir ] && { echo -e "\e[31m Please input the dir!\e[0m";continue;}|| break

    done

    ls -d $dir &> /dev/null || mkdir -p $dir

    while true; do

        read -p "Please input the command that you want to copy("quit" to exit! ): " com 

    if [ "$com" == quit ]; then

        exit

    fi

        which "$com" &> /dev/null || { echo "This command is no exited!" ;continue; }

    copy_comd $com

    ret=$?

    [ $ret -eq 99 ] && continue 

    copy_comfile $com

    done

 #(記得給腳本加執行權限哦！)