Linux小系统外围文件系统定制

17级种子班Linux初步课程step1

基本思路

从Linux启动过程这篇博客的叙述中我们了解到在Kernel内核启动后会解压/boot/initramfs.img到根目录下作为临时文件系统来装载一些模块，之后再重新挂载真正的文件系统
我们需要做的则是自己重建一个initramfs.img镜像文件让操作系统启动我们的小系统，从而达到自己定制外围文件系统的目的，也为下一步定制内核打下基础

V0.5

实验要求

利用initrd.img机制，建立一个简单文件系统（v0.5版本），使得内核用该文件系统启动后可以直接获得一个shell

实验分析

方案1：直接修改系统的initrd.img解压出的目录下的init文件，在switch root之前先启动bash
方案2：重新建立一个文件夹加入自己需要的模块
个人推荐方案2，后期会有系统大小要求，方案1不便于裁剪

实验实现

在/boot/grub/grub.conf文件中添加一个开机可选项

方案1：如下图

方案2：
- 文件结构：
  - bin/ 常用命令目录
  - init 启动脚本
  - lib64/ 依赖库
- 我们需要向bin/目录下添加bash、ls、rm、cp等等基础命令，并在lib64中添加相应的依赖库
- 使用ldd命令可查询命令所需依赖
- 建议自己写脚本来实现依赖添加
使用find . | cpio -H newc -o | gzip > /boot/initrd.img命令来将我们自己的文件系统重新打包为镜像

自动添加依赖脚本

cp /bin/$1 bin/
ldd /bin/$1 > /boot/test/lib.txt

for line in `cat /boot/test/lib.txt`
do
if [ ${line:0:6} == "/lib64" ]
then
    echo $line
    cp $line lib64/
fi
done

V0.55

实验要求

拥有可以挂载原系统能力的(手动挂载)

实验分析

我们需要挂载文件系统和读取硬盘因此需要加载一些moudles
mod相关常用命令：
- lsmod //查看系统中所有已经被加载了的所有的模块以及模块间的依赖关系
- modinfo //获取模块信息
- insmod / modprobe //加载驱动
- rmmod //卸载驱动
对照解压出的小系统目录加入我们需要的modules(/lib/modules)

实验实现

加入mod常用的命令道bin并参照V0.5加入依赖(并不是所有的命令都在bin下，可用whereis命令查看命令所在地址)
我加入的modules：
- ext4
- jbd2
- mbcache
- sd_mod
- crc_t10dif
- sr_mod
- cdrom
- mptspi
- mptscsih
- mptbase
- scsi_transport_spi
insmod的时候注意依赖关系来决定加载顺序
init文件内容

V0.6

实验要求

拥有管理设备能力（udev）
自动挂载modules

实验分析

udevd的规则文件在/lib/udev/目录下，配置文件在/etc/udev/目录下，同时还需要/etc/nsswitch.conf配置的名称服务交换，其依赖的库为/lib目录下以libnss开头的文件，将上述文件拷贝到我们的目录下，然后使用/sbin/start_udev命令可以启动udevd服务

实验实现

注意modules文件夹下的规范，一定要完全按照系统原来的文件夹规范来，不然udev可能找不到
还需要将/lib/modules/xxxx.x86_64目录下的各种配置文件拷贝到我们的目录下

init文件内容

#!/bin/bash

export PATH=/sbin:/bin:/usr/bin:/usr/sbin:$PATH

# mount some important things
mount -t proc proc /proc/ >/dev/null 2>&1
mount -t sysfs sysfs /sys/ >/dev/null 2>&1

mknod /dev/sda2 b 8 2

/sbin/start_udev

mount -t ext4 /dev/sda2 /root/

/bin/bash

V0.7

实验要求

拥有login登录能力（多窗口）

实验分析

login程序基于认证体系PAM，配置文件在/etc/pam.d/目录下以及/etc下的security和securetty，相关库文件有/lib64/security/及其依赖的库文件；login还涉及用户组管理/bin/chgrp、/bin/chown、/bin/chmod等，保存用户名的文件/etc/passwd、/etc/group，用户密码文件为/etc/shadow。

实验实现

自动循环添加/lib64/security/依赖库脚本

for file in /boot/test/init1/lib64/security/*;do
    echo $file

    ldd $file > /boot/test/lib.txt

    for line in `cat /boot/test/lib.txt`
    do
        if [ ${line:0:6} == "/lib64" ]
        then
           echo $line
            cp $line lib64/
        fi
    done
done

添加完这些文件后调起login即可
跳转窗口使用/sbin/mingetty /dev/ttyN & login > /dev/ttyN 2> /dev/ttyN < /dev/ttyN &

V0.9

实验要求

达到由/sbin/init管理的小系统原型

实验分析

V0.9主要是前几个版本的集成，主要难点是将系统交给/sbin/init管理所以很难调试和发现错误
而/sbin/init的加载过程详解可以参考Linux启动过程详解

实验实现

需要拷贝的配置文件有：
- /etc/inittab //配置默认运行级别
- /etc/init/rcS.conf 加载rc.sysinit脚本，//完成系统初始化任务
- /etc/init/rc.conf //兼容脚本，负责各运行级别的调用处理
- /etc/init/rcS-sulogin.conf //为单用户模式启动/sbin/sushell环境
- /etc/init/control-alt-delete.conf //控制终端下的Ctrl+Alt+Del热键操作
- /etc/init/start-ttys.conf //配置tty终端的开启数量、设备文件
- /etc/sysconfig/init //控制tty终端的开启数量、终端颜色方案
- /etc/init/tty.conf //控制tty终端的开启
启动/etc/rc.sysinit后将remount_needed函数的调用注释掉，防止挂载主系统根目录
其他的问题根据报错信息一点点调试即可

init文件内容

#!/bin/bash
export PATH=/sbin:/bin:/usr/bin:/usr/sbin:$PATH

# mount some important things
mount -t proc proc /proc/ >/dev/null 2>&1
mount -t sysfs sysfs /sys/ >/dev/null 2>&1

exec /sbin/init

至此linux小系统的外围文件系统已经完成了，在此鸣谢某不知名学长(应该是)留下的参考资料，接下来定制内核也要好好加油嗷

Linux小系统外围文件系统定制

基本思路

V0.5

实验要求

实验分析

实验实现

V0.55

实验要求

实验分析

实验实现

V0.6

实验要求

实验分析

实验实现

V0.7

实验要求

实验分析

实验实现

V0.9

实验要求

实验分析

实验实现

谢谢支持~