使用 linux kernel +busybox 定制linux系统

目的：

了解linux的启动过程

主要内容：

1.grub 是启动程序的bootloader
2.linux-kernel 是linux的开源内核
3.busybox 是linux的工具集合

启动顺序：

grub-> bzimage > initrd > init > chroot sbin/init (从内存镜像转换成rootfs)>/etc/inittab > fstab>etc/init.d/rcS

实验环境：

操作系统（编译使用）： CentOS 7.4Kernel 版本 ：5.5.2
1.编译linux kernel

1. 下载及解压：

https://www.kernel.org/目前最新版本5.5.2https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.5.2.tar.xz复制文件到 /usr/src/linux-5.5.2.tar.xz解压 tar -xvf linux-5.5.2.tar.xz

2）编译linux kernel:

1 yum install ncusres‐devel # 按照需要编译的一些包2 cd /usr/src/linux‐5.5.2 # 切换到linux源代码目录3 make menuconfig #配置内核编译内容，配置一些信息 ,由于是演示，默认就可以了4 make ‐j4 #执行多cpu方式编译5 midir /usr/src/modules6 make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/usr/src/modules #将modules安装在这里

2.编译busybox

1. 下载及解压：

https://busybox.net/目前最新版本1.31.1https://busybox.net/downloads/busybox-1.31.1.tar.bz2复制文件到 /usr/src/busybox-1.31.1.tar.bz2解压 tar -jxvf busybox-1.31.1.tar.bz2

1. 编译busybox

1 yum install glibc‐static # 按照需要编译的静态库包2 cd /usr/src/busybox‐1.31.1 # 切换到busybox源代码目录3 make menuconfig # 配置 Settings‐>Build Options‐>Build static binary4 make install

3.根据busybox 制作initrd.gz文件

1 make /usr/src/initrd # 创建初始化目录2 cd /usr/src/initrd # 进入工作目录3 cp /usr/src/busybox‐1.31.1/_install/* ‐a . #复制所有busybox文件4 mkdir proc sys mnt/sysroot dev tmp etc ‐pv #创建必要的目录5 mknod dev/console c 5 1 # 创建console设备6 mknod dev/null c 1 3 # 创建null设备7 rm linuxrc # 删除软连接,这个文件没啥用看着不舒服而已8 touch init # 创建init 引导程，具体内容见下面信息9 chmod +x init # 设置可运行程序10 find . | cpio ‐H newc ‐‐quiet ‐o | gzip ‐9 > /usr/src/initrd.gz #打包initrd

init 文件内容:

1 #!/bin/sh23 echo "Mounting proc and sys..."4 mount ‐t sysfs sysfs /sys5 mount ‐t proc proc /proc67 echo "Detect and export hardware infomation..."8 mdev ‐s910 echo "Mount real rootfs to /mnt/sysroot..."11 mount ‐t ext4 ‐o ro /dev/sda2 /mnt/sysroot1213 echo "Switch to real rootfs..."14 exec chroot /mnt/sysroot /sbin/init

4.根据linux kernel 编译输出整理成 vmlinuz

1 cp /usr/src/linux‐5.5.2/arch/x86/boot/bzImage /usr/src/vmlinuz #复制内核

5.根据busybox 制作rootfs 系统真正的linux目录

1 make /usr/src/sysroot #创建工作目录2 cd sysroot #进入工作目录3 cp /usr/src/busybox‐1.31.1/_install/* ‐a . #复制所有busybox文件4 rm linuxrc # 删除软连接,这个文件没啥用看着不舒服而已5 # 创建目录6 mkdir dev var sys mnt etc proc lib home tmp root boot7 mkdir var/{log,run,lock}8 mkdir lib/modules9 mknod dev/console c 5 1 # 创建console设备10 mknod dev/null c 1 3 # 创建null设备11 vim etc/inittab #创建rootfs启动文件,内容见下图12 vim etc/init.d/rcS #创建启动脚本13 chmod +x rcS14 vim etc/fstab #当执行mount ‐a 的时候就会执行这个文件里的挂载

inittab 文件内容:

1 ::sysinit:/etc/init.d/rcS2 ::askfirst:‐/bin/sh3 ::ctrlaltdel:/sbin/reboot4 ::shutdown:/bin/umount ‐a ‐r5 ::restart:/sbin/init

rcS 文件内容：

1 #!/bin/sh23 echo ‐e "Welcome To My Linux"45 echo "Remount the rootfs..."6 mount ‐t ext4 ‐o remount,rw /dev/sda2 /7 echo "Detect and export hardware infomation..."8 mdev ‐s9 echo "Mount the other filesystem...fstab"10 mount ‐a

fstab：

1 # device mount‐point type options dump fsck2 sysfs /sys sysfs defaults 0 03 proc /proc proc defaults 0 04 /dev/sda1 /boot ext4 defaults 0 05 /dev/sda2 / ext4 defaults 1 1

6.经过上面的步骤已经实现了 vmlinuz(linux 内核) initrd.gz(内存系统盘) sysroot (真正的linux rootfs系统) 都已经准备好了，接下来开始准备一块磁盘。
通过virtual box 创建一块sata磁盘10G 并分成两个区.

1 [root@centos ~]# lsblk2 NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT3 sda 8:0 0 100G 0 disk4 ├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot5 └─sda2 8:2 0 99G 0 part6 ├─cl‐root 253:0 0 50G 0 lvm /7 ├─cl‐swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]8 └─cl‐home 253:2 0 47G 0 lvm /home9 sdb 8:16 0 10G 0 disk10 sr0 11:0 1 1024M 0 rom11 ###############################################12 [root@centos ~]# fdisk /dev/sdb #开始格式化13 Welcome to fdisk (util‐linux 2.23.2).1415 Changes will remain in memory only, until you decide to write them.16 Be careful before using the write command.1718 Device does not contain a recognized partition table19 Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x3f5d5436.2021 Command (m for help): n22 Partition type:23 p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)24 e extended25 Select (default p): p26 Partition number (1‐4, default 1): 127 First sector (2048‐20971519, default 2048): 204828 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048‐20971519, default 20971519):+5G29 Partition 1 of type Linux and of size 5 GiB is set3031 Command (m for help): n32 Partition type:33 p primary (1 primary, 0 extended, 3 free)34 e extended35 Select (default p): p36 Partition number (2‐4, default 2):37 First sector (10487808‐20971519, default 10487808):38 Using default value 1048780839 Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (10487808‐20971519, default 20971519):40 Using default value 2097151941 Partition 2 of type Linux and of size 5 GiB is set4243 Command (m for help): p4445 Disk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes, 20971520 sectors46 Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes47 Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes48 I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes49 Disk label type: dos50 Disk identifier: 0x3f5d54365152 Device Boot Start End Blocks Id System53 /dev/sdb1 2048 10487807 5242880 83 Linux54 /dev/sdb2 10487808 20971519 5241856 83 Linux5556 Command (m for help): w57 The partition table has been altered!5859 Calling ioctl() to re‐read partition table.60 Syncing disks.61 [root@centos ~]#

开始挂载分好区的盘，并将文件复制到这两分区中，第一个分区定义为boot，第二个分区定义为sysroot ;

1 mkdir /mnt/boot /mnt/sysroot # 在centos系统上创建两个目录2 [root@centos src]# lsblk # 查看刚刚分好区的sdb 盘3 NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT4 sda 8:0 0 100G 0 disk5 ├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot6 └─sda2 8:2 0 99G 0 part7 ├─cl‐root 253:0 0 50G 0 lvm /8 ├─cl‐swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]9 └─cl‐home 253:2 0 47G 0 lvm /home10 sdb 8:16 0 10G 0 disk11 ├─sdb1 8:17 0 5G 0 part12 └─sdb2 8:18 0 5G 0 part13 sr0 11:0 1 1024M 0 rom1415 [root@centos mnt]# mkfs.ext4 /dev/sdb1 #创建文件系统格式16 mke2fs 1.42.9 (28‐Dec‐2013)17 Filesystem label=18 OS type: Linux19 Block size=4096 (log=2)20 Fragment size=4096 (log=2)21 Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks22 327680 inodes, 1310720 blocks23 65536 blocks (5.00%) reserved for the super user24 First data block=025 Maximum filesystem blocks=134217728026 40 block groups27 32768 blocks per group, 32768 fragments per group28 8192 inodes per group29 Superblock backups stored on blocks:30 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 8847363132 Allocating group tables: done33 Writing inode tables: done34 Creating journal (32768 blocks): done35 Writing superblocks and filesystem accounting information: done3637 [root@centos mnt]# mkfs.ext4 /dev/sdb238 mke2fs 1.42.9 (28‐Dec‐2013)39 Filesystem label=40 OS type: Linux41 Block size=4096 (log=2)42 Fragment size=4096 (log=2)43 Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks44 327680 inodes, 1310464 blocks45 65523 blocks (5.00%) reserved for the super user46 First data block=047 Maximum filesystem blocks=134217728048 40 block groups49 32768 blocks per group, 32768 fragments per group50 8192 inodes per group51 Superblock backups stored on blocks:52 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 8847365354 Allocating group tables: done55 Writing inode tables: done56 Creating journal (32768 blocks): done57 Writing superblocks and filesystem accounting information: done5859 [root@centos mnt]# blkid60 /dev/sda1: UUID="cbf299b0‐d76d‐4efe‐8643‐c900502683d4" TYPE="xfs"61 /dev/sda2: UUID="L416ib‐7Z3D‐rtXt‐FqTb‐ChsW‐j6zH‐heeuF2" TYPE="LVM2_member"62 /dev/mapper/cl‐root: UUID="12c02980‐3012‐4884‐8a7d‐437195398fdb" TYPE="xfs"63 /dev/mapper/cl‐swap: UUID="c4ea26e2‐7424‐4a52‐aa34‐8d9fb4f3fbd2" TYPE="swap"64 /dev/mapper/cl‐home: UUID="7be941f2‐fcf6‐44b7‐b673‐f999f1c876b0" TYPE="xfs"65 /dev/sdb1: UUID="78df7716‐e32f‐421e‐a756‐8fe89407e9ec" TYPE="ext4"66 /dev/sdb2: UUID="c905f4d2‐ae58‐41f8‐85e6‐69d1f0237ad2" TYPE="ext4"67 [root@centos mnt]#68 [root@centos mnt]# mount /dev/sdb1 /mnt/boot69 [root@centos mnt]# mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot70 [root@centos mnt]# df ‐h71 Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on72 /dev/mapper/cl‐root 50G 27G 24G 53% /73 devtmpfs 910M 0 910M 0% /dev74 tmpfs 920M 0 920M 0% /dev/shm75 tmpfs 920M 8.5M 912M 1% /run76 tmpfs 920M 0 920M 0% /sys/fs/cgroup77 /dev/sda1 1014M 185M 830M 19% /boot78 /dev/mapper/cl‐home 47G 33M 47G 1% /home79 tmpfs 184M 0 184M 0% /run/user/080 /dev/sdb1 4.8G 20M 4.6G 1% /mnt/boot81 /dev/sdb2 4.8G 20M 4.6G 1% /mnt/sysroot

开始复制之前编译好的文件

1 cp /usr/src/vmlinuz /mnt/boot/ #linux kernel2 cp /usr/src/initrd.gz /mnt/boot/ #ramdisk 内存镜像(来自于busybox改造)3 cp ‐a /usr/src/sysroot/* /mnt/sysroot/ #系统目录集合(来自于busybox改造)4 [root@centos /]# tree mnt ‐L 25 mnt6 ├── boot7 │ ├── initrd.gz8 │ └── vmlinuz9 └── sysroot10 ├── bin11 ├── boot12 ├── dev13 ├── etc14 ├── home15 ├── lib16 ├── mnt17 ├── proc18 ├── root19 ├── sbin20 ├── sys21 ├── tmp22 ├── usr23 └── var

7.安装grub引导程序到sdb1中

1 yum install grub2‐install #由于centos7以后采用的是grub2 所以直接安装了这个2 [root@centos mnt]# grub2‐install ‐‐boot‐directory=/mnt/boot /dev/sdb #安装到boot目录下3 Installing for i386‐pc platform.4 Installation finished. No error reported.5 [root@centos boot]# ll6 total 92487 drwxr‐xr‐x. 5 root root 4096 Feb 6 08:25 grub28 ‐rw‐r‐‐r‐‐. 1 root root 1484989 Feb 6 08:03 initrd.gz9 ‐rw‐r‐‐r‐‐. 1 root root 7975904 Feb 6 08:04 vmlinuz10 [root@centos boot]#grub2‐mkconfig ‐o /mnt/boot/grub2/grub.cfg #为了方便我采用了先根据系统自动生成，然后再编辑这个文件11 [root@centos boot]# vim /mnt/boot/grub2/grub.cfg #编辑内容见下图，去掉很多用不到的内容

grub.cfg 文件内容，仅仅保留了几个核心的信息

1 # relay display2 set timeout=53 # entry4 menuentry 'My Linux' {5 insmod gzio6 insmod part_msdos7 insmod xfs8 set root='hd0,msdos1'9 linux16 /vmlinuz root=/dev/sda210 initrd16 /initrd.gz11 }

8.通过virtual 将刚刚创建的虚拟硬盘加载进来，并启动虚拟机。。。开始见证奇迹的时候。
欢迎界面出现，成功引导系统。

出错啦。。。

估计猜测分析：
由于系统启动的时候需要挂载/dev/sda2 这块真正的rootfs 系统，可是在加载内存镜像initrd.gz 后，想启动挂载rootfs的时候，找不到硬盘分区了。
这里有个我们打包的时候，在涉及 第三方模块如ext4 驱动的时候，是没有打包到内核中的，但是默认是支持扩展挂载的，所以采用修改initrd.gz 这个文件，这个时候就需要用到modules了(前面只是生成了，还没有用到，所以需要先把这个modules打包进initrd.gz中，让他能找到ext4驱动)同时也顺便把rootfs 的目录中也一并处理成镜像的样子。
sysroot 和initrd 两个目录一样操作：

1 cd /mnt/sysroot2 cp ‐a /usr/src/modules/lib usr/ #复制modules进入这个文件夹3 mkdir usr/lib64 #创建空文件夹，只是为了规范一点4 ln ‐s usr/lib64 lib645 ln ‐s usr/lib lib6 #initrd 同样操作7 cd /usr/src/initrd8 cp ‐a /usr/src/modules/lib usr/ #复制modules进入这个文件夹9 mkdir usr/lib64 #创建空文件夹，只是为了规范一点10 ln ‐s usr/lib64 lib6411 ln ‐s usr/lib lib12 # 重新生成initrd.gz 由于模块我没有精简所以耗时比较久13 find . | cpio ‐H newc ‐‐quiet ‐o | gzip ‐9 > /usr/src/initrd.gz14 # 替换 旧的initrd.gz15 cp initrd.gz /mnt/boot/

通过修改init文件，我虽然进去了镜像系统，但是由于始终没有找到硬盘，导致rootfs没有能进入，也请各位大神帮忙解开这个结，我不知道哪里出了问题。
开始修改 init 不进行rootfs转换，直接进入内存系统：

1 #!/bin/sh23 echo "Mounting proc and sys..."4 mount ‐t sysfs sysfs /sys5 mount ‐t proc proc /proc67 echo "Detect and export hardware infomation..."8 mdev ‐s910 exec /bin/sh11 把项目两句话注释掉，改成直接执行 exec /bin/sh 作为主进程1213 echo "Mount real rootfs to /mnt/sysroot..."14 #mount ‐t ext4 ‐o ro /dev/sda2 /mnt/sysroot1516 echo "Switch to real rootfs..."17 # exec chroot /mnt/sysroot /sbin/init

这个时候内存系统进去了：

但是根本但是在/dev/ 下根本没有sdaX的硬盘分区。首先驱动也是有的，通过grub也是能看到的。

cat /proc/filesystems

进入刚刚启动时候的grub界面，是能看到硬盘分区的：

---硬盘找不到的问题已经解决，补充进去：
通过修改配置linux kernel 已经解决硬盘找不到的问题：

Device Drivers > SCSI device Support >SCSI Disk SupportSCSI generic support

以上通过修改内核kernel配置后，终于找到了硬盘：