20-3.自制小型LINUX系统,内核编译,busybox介绍

自制小型linux系统

分析得知：

1. 引导grub,内核和initramfs三样不可缺乏。
2. 执行的第一个进程/sbin/init由于须要的配置文件太多也不必，咱们能够直接进入系统后第一个进程改成bash shell(让/sbin/init指向它)
3. 安装（拷贝）须要的软件程序到这个linux系统中（包括它须要的库文件等），这样一个简单的liunx系统便完成了。

具体步骤

1. 分区并建立文件系统
   fdisk /dev/sdb
   分两个必要的分区
   /dev/sdb1对应/boot /dev/sdb2对应根 /
   mkfs.ext4 /dev/sdb1
   mkfs.ext4 /dev/sdb2
   （mkswap /dev/sdb3)
2. 挂载boot
   mkdir /mnt/boot
   • 子目录的目录名必须为boot，父目录没要求但下面要指明父目录（由于要用--root,详细查看man帮助grub)
     mount /dev/sdb1 /mnt/boot (能够不挂载根/dev/sdb2)
3. 安装grub
   grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
4. 恢复内核和initramfs文件
   • 也能够kernel安装包安装，rpm --root=/dev/sdb2 --nodeps，不过这样会没有initramfs文件，由于脚本会执行错误，因此还得手动生成它，不如直接拷贝
     - 或者更好的方法是yum --installroot=/dev/sdb2 install kernel.x86_64 ,前提是配置了yum源，这样作不只能装好根和initramfs等，还能建立好许多必要的文件夹。
     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. 创建grub.conf
   vim /mnt/boot/grub/grub.conf
   • 注意有细微的几项差异，以及注意了在这里写的root是sda2(虽然当前是sdb2，可是拆掉此设备到其余机器上时就是sda2了)

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

6. 建立一级目录
   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. 复制bash和相关库文件(利用编写的cpcmd脚本)
8. 复制相关命令及相关库文件
   如：ifconfig,insmod,ping,mount,ls,cat,df,lsblk,blkid等
   • 注意复制的时候也是要建立一个文件夹，而后把未来要做为根分区的分区（sdb2)挂载上去，而后把cpcmd脚本中的目标目录改成此文件夹，进行拷贝便可。
   • 固然最好仍是用busybox。

注意点

1. 仍是用yum安装内核的方式比较好，由于它会把全部的模块也给安装上，这样的话网络功能也可以启用，只须要进入bash shell以后把网络驱动给载入便可（能够尝试下用init启动）。
   • insmod e1000.ko 命令来加载模块，注意要提早拷贝这个模块。
2. 若是想要开机以后能把除了根以外的boot分区挂载上（包括其余分区），以及启动网络功能进行各类初始化操做。能够直接在grub.conf中的init=/bin/bash中本身写一个bash脚本，而后添加上各类初始化设置，让init指向它便可（固然也要把本来的bash给添加到这个脚本里面，就至关于再原来的bash脚本基础上增添一些操做）

内核编译

单内核体系设计、但充分借鉴了微内核设计体系的优势，为内核引入模块化机制

• 内核组成部分：
  kernel：内核核心，通常为bzImage，一般在/boot目录下名称为 vmlinuz-VERSION-RELEASE
  kernel object：内核对象，通常放置于/lib/modules/VERSION-RELEASE/
  [ ]: N :表明不启用此功能
  [M]: M :启用此功能可是会把模块放在lib/modules中
  [*]: Y :启用功能并将模块放在vmlinuz中
• 辅助文件：ramdisk
  initrd
  initramfs

前提：

(1) 准备好开发环境
(2) 获取目标主机上硬件设备的相关信息
(3) 获取目标主机系统功能的相关信息
例如:须要启用相应的文件系统
(4) 获取内核源代码包
www.kernel.org

开发环境准备

• 包组
  Development Tools
• 目标主机硬件设备相关信息
  CPU：
  cat /proc/cpuinfo
  x86info -a
  lscpu

硬件设备

• PCI设备：
  lspci
  -v
  -vv
  lsusb
  -v
  -vv
  lsblk 块设备
• 了解所有硬件设备信息
  hal-device：CentOS 6

安装系统

安装开发包组
下载源码文件
.config：准备文本配置文件
make menuconfig：配置内核选项
make [-j #]
make modules_install：安装模块
make install ：安装内核相关文件
安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
生成initramfs文件
编辑grub的配置文件

编译内核示例

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 :须要安装一些包才能执行此命令
make -j 2
make modules_install
make install
reboot

编译内核

1. 配置内核选项
   支持“更新”模式进行配置：make help
   (a) make config：基于命令行以遍历的方式配置内核中可配置的每一个选项
   (b) make menuconfig：基于curses的文本窗口界面
   (c) make gconfig：基于GTK (GNOME）环境窗口界面
   (d) make xconfig：基于QT(KDE)环境的窗口界面
   支持“全新配置”模式进行配置
   (a) make defconfig：基于内核为目标平台提供的“默认”配置进行配置
   (b) make allyesconfig: 全部选项均回答为“yes“
   (c) make allnoconfig: 全部选项均回答为“no“

2. 编译
   全编译:make [-j #]
   编译内核的一部分功能：
   (a) 只编译某子目录中的相关代码
   cd /usr/src/linux
   make dir/
   (b) 只编译一个特定的模块
   cd /usr/src/linux
   make dir/file.ko
   示例：只为e1000编译驱动：
   make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko

如何交叉编译内核：

编译的目标平台与当前平台不相同
make ARCH=arch_name

• 要获取特定目标平台的使用帮助
  make ARCH=arch_name help
  示例：
  make ARCH=arm help

在已经执行过编译操做的内核源码树作从新编译

须要事先清理操做：
make clean：清理大多数编译生成的文件，但会保留config文件等
make mrproper: 清理全部编译生成的文件、 config及某些备份文件
make distclean：mrproper、清理patches以及编辑器备份文件

卸载内核

删除/lib/modules/目录下不须要的内核（对应内核的module)库文件
（删除/usr/src/linux/目录下不须要的内核源码：根据本身装的源码位置来删除）
删除/boot目录下启动的内核和内核映像文件
更改grub的配置文件，删除不须要的内核启动列表(6中手写title的项目删除,而7中在完成了前面步骤以后直接grub2-mkconfig从新生成就会自动删除掉去掉的内核项)

注意点：

1. 内核由于配置项太多，所以用菜单模式来选择。咱们能够参考已有的文本配置文件来生成菜单并进行修改。
   • 这个已有的文本配置文件就是在已经编译安装好的linux内核中boot文件夹中的config_VERSION文件
   • 其中y表明打入内核，m表明模块中，not set并注释就表明没有启动此功能。
   • 将此已经存在的配置文件拷贝并命名为.config做为参考来执行下一步的make menuconfig
2. 本身编译内核可将NTFS文件系统功能给启用，修改的时候用菜单方式修改（须要利用1中说的参考的文本配置文件，否则项目太多一个一个改也麻烦也不现实）
3. 安装时分为安装模块和安装内核两步。
4. 一个linux系统中能够同时装多个内核，所以直接编译安装新内核便可。
   • 以前作过rpm安装内核包的实验，boot中会出现两个内核文件和相对应的initramfs.img，以及lib/modules中也会出现两个内核版本文件夹。
   • 开机的时候选择载入哪一个内核便可，（若是是手动添加的内核，固然这须要修改grub.conf中的设置，新加一个title便可。用命令make modules_install和make install命令添加的自动就会添加到grub.conf（或grub.cfg)文件中）
5. make menuconfig须要安装一些依赖的包才能执行，根据提示一个一个装
   • 基于最小化的安装包环境（装包组的话太多了）

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通用设置中的local version能够本身书写一下，其中写的就是内核中前面主版本号后面写的内容。注意最开头处加上横杠-比较好，好比-myversion-1.0.
   • 修改须要修改的项目好比NTFS以后保存，而后就会修改掉.config文件。以后便会根据它进行编译。能够查看一下它是否确实修改了。
7. 以后make -j N && echo -e "\a"进行编译 便可（最好session或者nohup）.若是报错须要某些文件包则先装好，而后再尝试。
8. 若是只为了NTFS，NTFS文件格式的支持在epel源中有包能够进行操做。会多一个mount.ntfs命令，对NTFS格式文件系统的分区进行挂载以后即可可读可写。

Busybox

定制小型的Linux操做系统：linux内核+busybox（安卓手机就是相似如此）
官方网站：https://busybox.net/
busybox命令可能选项比较少，不过也基本够用。同时它还集成了库文件，不用再另外安装拷贝了。

Busybox使用

busybox 的编译过程与Linux内核的编译相似
busybox的使用有三种方式：

1. busybox后直接跟命令，如 busybox ls
2. 直接将busybox重命名，如 cp busybox tar
3. 建立符号连接，如 ln -s busybox rm

busybox的安装

以上方法中，第三种方法最方便，但为busybox中每一个命令都建立一个软连接，至关费事，busybox提供自动方法：busybox编译成功后，执行make install,则会产生一个_install目录，其中包含了busybox及每一个命令的软连接

编译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中按下面选择，把busybox编译成静态二进制、不用共享库,这样的话这些二进制文件所须要的库文件就会被打包集成在busybox中了而不是在当前操做系统的lib中
• busybox自己就是一个程序，只不过功能众多而已，被视为多个程序的组合。实质上就是一个程序，要理解静态编译在这里的做用）
• 此时直接拷贝在其它机器上这个busybox也能执行了：
  Busybox Settings -->Build Options -->[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
  而后继续下面命令

make  ：只生成二进制文件不生成软连接 
make install  ：把软连接也生成，之后执行命令就方便了
- 若是出错，执行make clean后，从新执行上面命令
mkdir /mnt/sysroot/
cp -a _install/* /mnt/sysroot/ ：真正的busybox就在_install/bin/busybox 其余的在此目录内的命令都是软连接

Busybox也可直接下载编译好的二进制，在官网上有。