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：

引導grub,內核和initramfs三樣不可缺少。
執行的第一個進程/sbin/init因爲需要的配置文件太多也沒必要，我們可以直接進入系統後第一個進程改爲bash shell(讓/sbin/init指向它)
安裝（拷貝）需要的軟件程序到這個linux系統中（包括它需要的庫文件等），這樣一個簡單的liunx系統便完成了。

具體步驟

分區並創建文件系統
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)
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（因爲要用--root,詳細查看man幫助grub)
  mount /dev/sdb1 /mnt/boot (可以不掛載根/dev/sdb2)
安裝grub
grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
恢復內核和initramfs文件
- 也可以kernel安裝包安裝，rpm --root=/dev/sdb2 --nodeps，不過這樣會沒有initramfs文件，因爲腳本會執行錯誤，所以還得手動生成它，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，這樣做不僅能裝好根和initramfs等，還能創建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
建立grub.conf
vim /mnt/boot/grub/grub.conf
- 注意有細微的幾項差別，以及注意了在這裏寫的root是sda2(雖然當前是sdb2，但是拆掉此設備到其他機器上時就是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

創建一級目錄
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}
複製bash和相關庫文件(利用編寫的cpcmd腳本)
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創建一個文件夾，然後把將來要作爲根分區的分區（sdb2)掛載上去，然後把cpcmd腳本中的目標目錄改爲此文件夾，進行拷貝即可。
- 當然最好還是用busybox。

注意點

還是用yum安裝內核的方式比較好，因爲它會把所有的模塊也給安裝上，這樣的話網絡功能也能夠啓用，只需要進入bash shell之後把網絡驅動給載入即可（可以嘗試下用init啓動）。
- insmod e1000.ko 命令來加載模塊，注意要提前拷貝這個模塊。
如果想要開機之後能把除了根之外的boot分區掛載上（包括其他分區），以及啓動網絡功能進行各種初始化操作。可以直接在grub.conf中的init=/bin/bash中自己寫一個bash腳本，然後添加上各種初始化設置，讓init指向它即可（當然也要把原本的bash給添加到這個腳本里面，就相當於再原來的bash腳本基礎上增添一些操作）

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點，爲內核引入模塊化機制

內核組成部分：
kernel：內核核心，一般爲bzImage，通常在/boot目錄下名稱爲 vmlinuz-VERSION-RELEASE
kernel object：內核對象，一般放置於/lib/modules/VERSION-RELEASE/
[ ]: N :代表不啓用此功能
[M]: M :啓用此功能但是會把模塊放在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:需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
瞭解全部硬件設備信息
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 :需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

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: 所有選項均回答爲“yes“
(c) make allnoconfig: 所有選項均回答爲“no“
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作的內核源碼樹做重新編譯

需要事先清理操作：
make clean：清理大多數編譯生成的文件，但會保留config文件等
make mrproper: 清理所有編譯生成的文件、 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/目錄下不需要的內核（對應內核的module)庫文件
（刪除/usr/src/linux/目錄下不需要的內核源碼：根據自己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，刪除不需要的內核啓動列表(6中手寫title的項目刪除,而7中在完成了前面步驟之後直接grub2-mkconfig重新生成就會自動刪除掉去掉的內核項)

注意點：

內核因爲配置項太多，因此用菜單模式來選擇。我們可以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代表打入內核，m代表模塊中，not set並註釋就代表沒有啓動此功能。
- 將此已經存在的配置文件拷貝並命名爲.config作爲參考來執行下一步的make menuconfig
自己編譯內核可將NTFS文件系統功能給啓用，修改的時候用菜單方式修改（需要利用1中說的參考的文本配置文件，不然項目太多一個一個改也麻煩也不現實）
安裝時分爲安裝模塊和安裝內核兩步。
一個linux系統中可以同時裝多個內核，因此直接編譯安裝新內核即可。
- 之前做過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個內核即可，（如果是手動添加的內核，當然這需要修改grub.conf中的設置，新加一個title即可。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）
make menuconfig需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

menu通用設置中的local version可以自己書寫一下，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，比如-myversion-1.0.
- 修改需要修改的項目比如NTFS之後保存，然後就會修改掉.config文件。之後便會根據它進行編譯。可以查看一下它是否確實修改了。
之後make -j N && echo -e "\a"進行編譯即可（最好session或者nohup）.如果報錯需要某些文件包則先裝好，然後再嘗試。
如果只爲了NTFS，NTFS文件格式的支持在epel源中有包可以進行操作。會多一個mount.ntfs命令，對NTFS格式文件系統的分區進行掛載之後便可可讀可寫。

Busybox

定製小型的Linux操作系統：linux內核+busybox（安卓手機就是類似如此）
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內核的編譯類似
busybox的使用有三種方式：

busybox後直接跟命令，如 busybox ls
直接將busybox重命名，如 cp busybox tar
創建符號鏈接，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中每個命令都創建一個軟鏈接，相當費事，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及每個命令的軟鏈接

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需要的庫文件就會被打包集成在busybox中了而不是在當前操作系統的lib中
busybox本身就是一個程序，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作用）
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)
然後繼續下面命令

make  ：只生成二進制文件不生成軟鏈接 
make install  ：把軟鏈接也生成，以後執行命令就方便了
- 如果出錯，執行make clean後，重新執行上面命令
mkdir /mnt/sysroot/
cp -a _install/* /mnt/sysroot/ ：真正的busybox就在_install/bin/busybox 其他的在此目錄內的命令都是軟鏈接

Busybox也可直接下載編譯好的二進制，在官網上有。