如何定制Linux外圍文件系統？

作者：我是乖寶寶哦 2019-01-29 10:43:59

一般來說，我們所說的 Linux系統指的是各種基于 Linux Kernel 和 GNU Project 的操作系統發行版。

一般來說，我們所說的 Linux系統 指的是各種基于 Linux Kernel 和 GNU Project 的操作系統發行版。為了掌握 Linux 操作系統的使用，了解 Linux 操作系統的運作過程，理解內核與外圍支撐系統的關系，加深對開源操作系統的認識，我決定造個輪子——自己定制一個 Linux 文件系統。

這里有兩種實現方法：

直接自己實現 init**\*（M1）***

加載bios 的硬件信息-> 讀取MBR –>執行Grub ->加載kernel–> 加載驅動–> init –> 執行bash

利用系統 /sbin/init**\*（M2）***

加載bios 的硬件信息-> 讀取MBR –>執行Grub ->加載kernel–> 加載驅動–> init –> /sbin/init -> 取得run-level信息 -> /etc/rc.d/rc.sysinit -> services –> /etc/rc.d/rc.local –> mingetty –> login

我們先選擇 *M1 *。

思路

利用原有系統復制必備部件到新存儲器
利用 initrd.img 機制在 RAM Disk 中測試
搭配原文件內核和模塊啟動

Step1：獲得shell版本的initrd.img

首先，我們可以寫一個腳本 init ，使得內核用該文件系統啟動后能夠直接獲得一個 Bash 。

創建腳本 init

其中： /bin 目錄下是常用命令， init 是自己寫的腳本， /lib64 目錄下是應用程序所依賴的動態庫。

init 內容

現在我們需要使用命令行，創建 bin 和 sbin 目錄，向其中添加 bash 、 ls 、 rm 、 cp 、 mv 、 echo 、 cat 、 less 等基礎命令。由于這些命令需要依賴 /lib64 等目錄下的一些動態鏈接的共享庫，所以需要將依賴的庫拷貝到小系統對應的目錄下，用 ldd 命令查詢應用程序及其依賴的動態庫。完成之后，執行：

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

將根文件系統打包成 initrd.img 放到 /boot 目錄下。啟動時系統會自動執行 initrd.img 中的 init 。

費了這么大勁生成 initrd.img ，如何測試新建的 initrd.img 呢，需要在 grub 啟動配置文件當中增加一個入口用于測試。

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

這樣重啟之后就會出現啟動選項了。

Step2：完成掛載原系統能力

為了能掛載原系統，必須在 initrd.img 中加載原系統運行所必須的驅動模塊，比如 ext4 文件系統的驅動、 scsi 設備的相關驅動等， /sbin/modinfo 配合 /sbin/insmod ，驅動放到 /module

Step3：完成擁有管理設備能力（udev）

利用管理、監控主機設備的服務程序udevd來自動加載所需的驅動模塊，比我們自己實現更加可靠。 udevd 的規則文件在 /lib/udev/ 目錄下，配置文件在 /etc/udev/ 目錄下，同時還需要 /etc/nsswitch.conf 配置的名稱服務交換，其依賴的庫為 /lib 目錄下以 libnss 開頭的文件，將上述文件拷貝到我們的目錄下，然后使用 /sbin/start\_udev 命令可以啟動 udevd 服務。（ udevd 需要調用一些其他的系統命令，如 /sbin/modprobe ，可用 strace 進行跟蹤獲取）。

小系統的目錄文件

其中： /dev 目錄下是系統存放可用設備的目錄， /log 是使用 strace 命令生成的 log 記錄文件。

Step4：完成擁有login登錄能力

由于 login 的機制比較復雜，涉及進程管理機制和進程組、控制臺等許多方面，因此我們采用 *M2 *，將 /sbin/init 命令拷到小系統目錄下， init 腳本改為

#!/bin/bash
exec /sbin/init

將控制權交給 /sbin/init 之后，系統啟動時就必須等到它完成一系列調用之后，進入 login界面，用戶才能重新獲得控制權。

/sbin/init 的過程大致分為三塊：***塊是udevd加載驅動模塊、文件系統檢查和根切換，相關配置在 /etc/rc.sysinit 中；第二塊是啟動各項服務，相關配置在 /etc/rc.d/ 目錄下；第三塊是登錄部分，需要調用 /sbin/mingetty 和 /bin/login 等命令。將上述所涉及的命令及文件拷貝到小系統對應的目錄下，并對配置進行修改。

由于小系統啟動之后 initrd.img 作為臨時根文件系統直接在內存中運行，而我們小系統不需要進行根切換，故將 /etc/rc.sysinit 中 remount\_needed() 函數體注釋掉，這樣就不會根切換了。

由于系統采用了全新的 Upstart 啟動方式（ /sbin/init 程序已經改由 upstart 軟件包提供），將與 Upstart 啟動相關的配置文件拷貝至小系統目錄下：

/etc/inittab 配置默認運行級別
/etc/init/rcS.conf 加載rc.sysinit腳本，完成系統初始化任務
/etc/init/rc.conf 兼容腳本，負責各運行級別的調用處理
/etc/init/rcS-sulogin.conf 為單用戶模式啟動/sbin/sushell環境
/etc/init/control-alt-delete.conf 控制終端下的Ctrl+Alt+Del熱鍵操作
/etc/init/start-ttys.conf 配置tty終端的開啟數量、設備文件
/etc/sysconfig/init 控制tty終端的開啟數量、終端顏色方案
/etc/init/tty.conf 控制tty終端的開啟

將 bootmini/etc/inittab 的運行優先級改為2，那么系統啟動時 /sbin/init 將執行 bootmini/etc/rc.d/rc2.d/ 目錄下以 S 開頭的文件，將一些不需要開啟的服務文件名改為 K 開頭。

在 bootmini/etc/rc.d/rc.local 文件中可以加入用戶需要系統開機啟動后自動執行的操作。

login 程序基于認證體系 PAM ，配置文件在 /etc/pam.d/ 目錄下，相關庫文件有 /lib64/security/ 及其依賴的庫文件； login 還涉及用戶組管理 /bin/chgrp 、 /bin/chown 、 /bin/chmod 等，保存用戶名的文件 /etc/passwd 、 /etc/group ，用戶密碼文件為 /etc/shadow 。其他一些涉及的文件可通過 strace 來幫助分析。