如何定制Linux外围文件系统？

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作者：我是乖宝宝哦

一般来说，我们所说的

Linux系统

指的是各种基于

Linux Kernel

和

GNU Project

的操作系统发行版。为了掌握

Linux

操作系统的使用，了解

Linux

操作系统的运作过程，理解内核与外围支撑系统的关系，加深对开源操作系统的认识，我决定造个轮子——自己定制一个

Linux

文件系统。

这里有两种实现方法：

• 直接自己实现

  init**\*（M1）***

加载bios 的硬件信息-> 读取MBR –>执行Grub ->加载kernel–> 加载驱动–> init –> 执行bash

• 利用系统

  /sbin/init**\*（M2）***

加载bios 的硬件信息-> 读取MBR –>执行Grub ->加载kernel–> 加载驱动–> init –> /sbin/init -> 取得run-level信息 -> /etc/rc.d/rc.sysinit -> services –> /etc/rc.d/rc.local –> mingetty –> login

我们先选择*M1*。

思路

1. 利用原有系统复制必备部件到新存储器
2. 利用

   initrd.img

   机制在

   RAM Disk

   中测试
3. 搭配原文件内核和模块启动

Step1：获得shell版本的initrd.img

首先，我们可以写一个脚本

init

，使得内核用该文件系统启动后能够直接获得一个

Bash

。

创建脚本 init

其中：

/bin

目录下是常用命令，

init

是自己写的脚本，

/lib64

目录下是应用程序所依赖的动态库。

init 内容

现在我们需要使用命令行，创建

bin

和

sbin

目录，向其中添加

bash

、

ls

、

rm

、

cp

、

mv

、

echo

、

cat

、

less

等基础命令。由于这些命令需要依赖

/lib64

等目录下的一些动态链接的共享库，所以需要将依赖的库拷贝到小系统对应的目录下，用

ldd

命令查询应用程序及其依赖的动态库。完成之后，执行：

find . | cpio -H newc -o | gzip > /boot/initrd.img

将根文件系统打包成

initrd.img

放到

/boot

目录下。启动时系统会自动执行

initrd.img

中的

init

。

费了这么大劲生成

initrd.img

，如何测试新建的

initrd.img

呢，需要在

grub

启动配置文件当中增加一个入口用于测试。

title CentOS 6 Mini
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64
initrd /initrd.img

这样重启之后就会出现启动选项了。

Step2：完成挂载原系统能力

为了能挂载原系统，必须在

initrd.img

中加载原系统运行所必须的驱动模块，比如

ext4

文件系统的驱动、

scsi

设备的相关驱动等，

/sbin/modinfo

配合

/sbin/insmod

，驱动放到

/module

Step3：完成拥有管理设备能力（udev）

利用管理、监控主机设备的服务程序udevd来自动加载所需的驱动模块，比我们自己实现更加可靠。

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。（

udevd

需要调用一些其他的系统命令，如

/sbin/modprobe

，可用

strace

进行跟踪获取）。

小系统的目录文件

其中：

/dev

目录下是系统存放可用设备的目录，

/log

是使用

strace

命令生成的

log

记录文件。

Step4：完成拥有login登录能力

由于

login

的机制比较复杂，涉及进程管理机制和进程组、控制台等许多方面，因此我们采用*M2*，将

/sbin/init

命令拷到小系统目录下，

init

脚本改为

#!/bin/bash
exec /sbin/init

将控制权交给

/sbin/init

之后，系统启动时就必须等到它完成一系列调用之后，进入

login

界面，用户才能重新获得控制权。

/sbin/init

的过程大致分为三块：第一块是udevd加载驱动模块、文件系统检查和根切换，相关配置在

/etc/rc.sysinit

中；第二块是启动各项服务，相关配置在

/etc/rc.d/

目录下；第三块是登录部分，需要调用

/sbin/mingetty

和

/bin/login

等命令。将上述所涉及的命令及文件拷贝到小系统对应的目录下，并对配置进行修改。

由于小系统启动之后

initrd.img

作为临时根文件系统直接在内存中运行，而我们小系统不需要进行根切换，故将

/etc/rc.sysinit

中

remount\_needed()

函数体注释掉，这样就不会根切换了。

由于系统采用了全新的

Upstart

启动方式（

/sbin/init

程序已经改由

upstart

软件包提供），将与

Upstart

启动相关的配置文件拷贝至小系统目录下：

/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

将

bootmini/etc/inittab

的运行优先级改为2，那么系统启动时

/sbin/init

将执行

bootmini/etc/rc.d/rc2.d/

目录下以

S

开头的文件，将一些不需要开启的服务文件名改为

K

开头。

在

bootmini/etc/rc.d/rc.local

文件中可以加入用户需要系统开机启动后自动执行的操作。

login

程序基于认证体系

PAM

， 配置文件在

/etc/pam.d/

目录下，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

。其他一些涉及的文件可通过

strace

来帮助分析。

可在真机上运行的完整版小系统

部分目录文件：

/etc

/bin

/sbin

/usr/bin

/usr/sbin

至此，文件系统算是可以跑了。下一篇我们再造个轮子——进行

Linux

内核的裁剪。真机效果也将在下篇看到。

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