從源代碼打造一個最小化的Linux系統實作指南(轉)
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從源代碼打造一個最小化的Linux系統實作指南(轉)
選擇自 kimsangbaek 的 Blog
以下就是從源代碼中打造一個最小化的Linux系統的操作說明．它曾經是《從加電啓動到Bash提示符(From PowerUp to Bash Prompt)》的一部分．但是我將它們分離開來，以便使得它們更簡短而更爲集中化．我們在此所要打造的系統是非常小的，而且並不準備作爲工作產品來使用．如果您想從頭開始打造一個有實際用途的系統，請參閱Gerard Beekmans所撰寫的 Linux空手道實作指南篇 (Linux From Scratch HOWTO)。
1. 您所需要具備的條件
我們首先要安裝一個Linux發行套件比如小紅帽(RedHat)到一個分區上，然後使用它來在另一個分區上打造一個新的Linux系統．我將我們所要打造的系統稱爲目標系統(target)而把我們所使用來打造新系統的系統稱爲源頭系統(source)．可別把這個源頭(source)系統同我們同時使用的源碼(source code)相混淆了哦．:)
因此，您得需要一臺具有兩個獨立分區的機器．如果可能，請儘量使用一臺沒有重要資料在裏頭的機器，以免數據受損．您可以使用一個已經存在的Linux系統作爲源頭系統，但是我並不推薦這種方式．如果您不慎遺漏了我們打造的指令的某些參數，您有可能會意外地在這個系統上安裝了一些沒有必要的東西，有可能會導致不兼容和衝突。
舊型的PC機硬件，大部分的486機器或者更早的機型，其BIOS都有一些極其煩人的限制．它們沒有辦法讀取硬盤超過前512兆之後的空間．當然，這個對於Linux來說並不是什麼大問題，因爲只要Linux能夠引導啓動了，將使用Linux自己的磁盤IO，略過BIOS的調用．但是爲了能夠讓這些舊型機器能夠引導Linux，那麼Linux內核必須存放在硬盤的前512兆之前的某個位置．如果您正好有這麼個舊型機器，您得準備好一個獨立的且完全在前512兆範圍內的硬盤分區，並將其掛載爲/boot．其它的分區就可以在任何位置，可以任意處理而不必擔心是在硬盤的什麼位置了。
上一次我打造這個系統時，所使用的源頭系統是小紅帽6.1(RedHat 6.1)，我安裝了基本系統，附加有以下軟件包∶
* cpp (C++編譯器)
* egcs (增強型C編譯器)
* egcs-c++ (增強型C++語言編譯器)
* patch (打補丁程序)
* make (編譯批處理解釋器)
* dev86 (設備文件包)
* ncurses-devel (ncurses庫開發包)
* glibc-devel (glibc庫開發包)
* kernel-headers(內核源碼頭文件包)
我還安裝了X Window視窗系統和Mozilla網絡瀏覽器以便更輕鬆地閱讀文檔，而實際上這兩個東東並不是必要的．在我竣工之時，這個源頭系統大概使用了350兆的磁盤空間(看起來是多了一些，可是我還在納悶爲什麼呢）。
竣工之時的目標系統佔用了650兆磁盤空間，但是這個數值包含了所有的源碼以及中途打造出來的文件．如果空間比較緊湊，您應該在每個軟件包都打造完畢之後執行一下make clean來清除臨時文件．當然了，我對這個也是有點吃驚的。
最後，您的準備好我們所要用來打造系統的源碼包．這些就是我在本文所討論的軟件包．這些軟件包都可以從源碼盤裏面找到，或者從國際互聯網上找到．我會給出美國的站點和位於澳大利亞的鏡像站點的地址。
* MAKEDEV (設備生成器包)
美國站點:ftp://tsx-11.mit.edu/pub/linux/sources/sbin
另外一個美國站點:ftp://sunsite.unc.edu/pub/Linux/system/admin
* Lilo (Linux引導器包)
美國站點：ftp://lrcftp.epfl.ch/pub/linux/local/lilo/
澳大利亞: ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/linux/metalab/system/boot/lilo
* Linux內核包(Kernel) 使用 主頁上所列舉的鏡像站點而最好不要使用美國站點站點下載，因爲這些站點通常是超負荷運轉的。
美國站點：ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel
澳大利亞站點: ftp://kernel.mirror.aarnet.edu.au/pub/linux/kernel/
* GNU libc庫包 其本身，以及liuxthreads線程附加庫可在以下地址下載到∶
美國站點:ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/glibc
澳大利亞站點:ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/gnu/glibc
* GNU libc附加庫包 您可能還會需要linuxthreads線程附加庫和libcrypt加密附加庫． 如果libcrypt沒在那個站點找到，那就是因爲美國出口法律限制的原因， 那麼您就可以從這裏弄到libcrypt加密附加庫． 通常linuxthreads 線程附加庫跟libc庫是放在同一個地方的．libcrypt加密附加庫：ftp://ftp.gwdg.de/pub/linux/glibc
* GNU ncurses
美國站點:ftp://ftp.gnu.org/gnu/ncurses
澳大利亞站點:ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/gnu/ncurses
* SysVinit (初始化腳本包)
美國站點:ftp://sunsite.unc.edu/pub/Linux/system/daemons/init
澳大利亞: ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/linux/metalab/system/daemons/init
* GNU Bash (命令解釋器包)
美國站點:ftp://ftp.gnu.org/gnu/bash
澳大利亞站點:ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/gnu/bash
* GNU sh-utils (命令解釋器工具包)
美國站點:ftp://ftp.gnu.org/gnu/sh-utils
澳大利亞站點:ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/gnu/sh-utils
* util-linux (Linux常用工具包) 本軟件包包含有agetty和login。
另外一個站點:ftp://ftp.win.tue.nl/pub/linux/utils/util-linux/
澳大利亞站點:ftp://mirror.aarnet.edu.au/pub/linux/metalab/system/misc
總結一下，您所需要的就是∶
* 一臺具有兩個分別是400兆和700兆獨立分區的機器，或許您可能會需要少一些．。
* 一個Linux發行套件(譬如一個RedHat光盤)和安裝方式(譬如一個光驅)
* 以上所列舉的源碼的tar包。
我假定您可以自己安裝源頭系統，而用不着我來幫忙．從這裏開始，我假定源頭系統已經安裝好了。
本小項目的第一個里程碑就是使得內核啓動起來然後死翹翹，因爲它沒找到init初始化程序．也就是說我們得安裝一個內核和安裝lilo．爲了順利安裝lilo，我們要用上在目標系統上/dev目錄下的設備文件．lilo需要它們來實現底層必需的磁盤存取來寫入引導扇區．MAKEDEV正是用來創建這些設備文件的腳本程序(您當然可以只需要從源頭系統當中複製出來，不過這可是作弊不勞而獲哦)．但是最重
要的事情就是，我們需要一個文件系統來放置所有的這些東西。
2. 文件系統
我們的新系統是要安裝在文件系統上的．因此首先我們得使用命令mke2fs來創建文件系統，然後將其掛載到某個地方．我建議是掛載到/mnt/target這個目錄上．接下來的操作中，我假定就用這個目錄了．爲了節省您的寶貴時間，您可以在/etc/fstab文件裏面添加上這一項，以便每次源頭系統啓動的時候就能夠自動將這個目錄掛載上。
當我們啓動了目標系統，放置在/mnt/target上的所有東西就會被當成了放置在/根目錄上。
我們需要在目標系統上建立固定的目錄結構．請參閱"文件層次結構標準(簡稱FHS，File Heirarchy Standard)"，見於 文件系統一節來了解詳情，或者只需要cd切換目錄到目標系統所掛載的地方然後儘管執行以下命令∶
mkdir bin boot dev etc home lib mnt root sbin tmp usr var
cd var; mkdir lock log run spool
cd ../usr; mkdir bin include lib local sbin share src
cd share/; mkdir man; cd man
mkdir man1 man2 man3 ... man9
因爲FHS標準和大部分的軟件包在手冊頁(man page)放置位置上的處理並不一致，因此我們需要做一個符號連接∶
cd ..; ln -s share/man man
3. MAKEDEV(設備生成器)
我們要把源代碼放置到目標系統的/usr/src目錄下面．因此，舉個例子吧，如果您的目標系統是掛載在/mnt/target這個地方，且您的tar包是放在/root裏面，那麼您要做的就是∶
cd /mnt/target/usr/src
tar -xzvf /root/MAKEDEV-2.5.tar.gz
然後就把這些tar包複製到您要解開它們的地方就行了．千萬別迷糊了哦．;->
當您安裝軟件的時候，通常情況下您會把它們安裝在正在使用的系統上．但是我們並不想這麼做，因爲我們是要把/mnt/target當做根文件系統(root filesystem)，就是要把這些軟件安裝到這個地方．不同的軟件包有不同的處理方式．比如說MAKEDEV設備生成器包，您要做的是∶
ROOT=/mnt/target make install
您得先在這個包當中的README說明文件和INSTALL安裝說明文件當中查出這些選項，或者執行命令./configure --help查看幫助說明。
查看一下MAKEDEV包當中的Makefile文件，看看它是怎樣處理我們在命令行當中設置的ROOT變量的．接着通過執行man ./MAKEDEV.man來查看一下它的手冊頁，看看它是怎麼起到作用的．您會發現生成我們自己的設備的方式就是執行cd /mnt/target/dev然後./MAKEDEV generic．請使用ls命令來看看它都爲我們生成了哪些設備文件吧。
4. 內核
下一步就是生成內核了．我假設您以前是做過編譯內核這種事的，所以我就長話短說了．如果要啓動的內核已經準備好的話，那麼要安裝lilo就會更容易．請返回到目標系統的usr/src目錄，然後在那兒解開Linux內核源碼．進入Linux源碼樹(cd linux)然後使用您最喜歡的方式配置內核，比如make menuconfig．如果您想讓自己的輕鬆一些，那麼您可以爲自己配置一個沒有模塊的內核．如果您已經
配置了模塊，那麼您就得編輯Makefile文件，找出INSTALL_MOD_PATH並將其設置爲/mnt/target．
現在您可以執行make dep，make bzImage了．如果您設置了模塊項，可以再執行make modules，make modules_install．把內核映象文件arch/i386/boot/bzImage和系統函數映象文件System.map複製到目標系統的boot啓動目錄/mnt/target/boot下面，然後準備安裝系統引導器lilo了。
5. Lilo系統引導器
Lilo包裏面帶有一個很小巧的腳本，名叫QuickInst．請把lilo源碼包解壓到目標系統的源代碼目錄/mnt/target/usr/src下面，然後執行該腳本，方法是∶ROOT=/mnt/target ./QuickInst．它會詢問您一些關於您想怎樣安裝lilo的問題。
切記∶因爲我們已經設置ROOT根系統爲目標系統分區了，所以您回答提問時所給出的文件名同它是密切相關的．比如當它詢問您默認想啓動哪個內核的時候，您的回答應該是/boot/bzImage，而並不是/mnt/target/boot/bzimage哦．我發現這個腳本里面有個小錯誤，它會提示說∶
./QuickInst: /boot/bzImage: no such file
但是您甭理這個提示就是了，不會有事的。
我們該讓QuickInst把引導扇區(boot sector)放在何處爲妥呢？當我們重啓時，我們希望可以選擇引導進入源頭系統或者目標系統或者其它共存於同一臺機器的其它系統．而且我們還希望我們要使用所編譯的lilo來引導我們新系統的內核．我們怎麼把這兩件事情合而爲一呢？讓我們先跑一小會兒題，看看lilo在一個雙重啓動的Linux系統上是怎樣引導DOS的．在這樣的一個系統上的lilo.conf文件的
內容看起來可能會跟下面的差不多∶
prompt
timeout = 50
default = linux
image = /boot/bzImage
label = linux
root = /dev/hda1
read-only
other = /dev/hda2
label = dos
如果機器是這麼安裝起來的，那麼主引導記錄(MBR，master boot record)就可以被BIOS讀取並加載，然後MBR加載lilo啓動引導器，而後者則給出一個提示．如果您在提示後面輸入dos，lilo就會從hda2加載引導記錄，就加載了DOS。
我們所要做的事情跟上頭是一樣的，除了在hda2的引導記錄應該是另外一個lilo引導記錄之外，也就是在QuickInst所詢問要安裝的那個．因此來自Linux發行套件的lilo會加載我們所編譯安裝的lilo，然後我們所編譯安裝的lilo就會加載我們所編譯安裝的內核．當您重啓後，您會看到兩次lilo的提示。
長話短說，當QuickInst詢問您該把引導扇區(boot sector)放到什麼地方時，您就回答目標系統所在的分區，比如說是∶/dev/hda2．
現在來修改您的源頭系統上的lilo.conf配置文件，那麼看起來會有點像這個樣子∶
other = /dev/hda2
label = target
修改完畢，接着執行lilo安裝LILO．我們應該可以第一個引導進入目標系統了。
6. Glibc庫
下一步我們要安裝init，但是同運行在Linux上幾乎全部的程序一樣，init使用了GNU C語言庫glibc所提供庫函數，因此我們先得把這個東東安裝上。
Glibc庫是一個很大而且很複雜的軟件包．在我那個舊型的帶8兆內存的386sx/16機器上，得花掉我90個小時來完成編譯工作．但是在我那帶有64兆內存的賽楊(Celeron)433上只花掉了33分鐘．如果您只有8兆內存(或者少得讓人打顫的容量)的話，那就做好苦熬的準備。
glibc的安裝文檔建議在不同的獨立分離目錄裏面編譯．這樣做就能夠讓您很輕鬆地再次編譯，因爲您可以該目錄下面接着編譯．您可能也會想這麼做，因爲可以爲您節省大約265兆的磁盤空間哦!
跟平常一樣，把glibc-2.1.3.tar.gz(或者其它版本)這個tar包解壓到/mnt/target/usr/src這個目錄下面．接下來，我們得把附加庫也解壓到glibc 庫目錄下面．所以先cd glibc-2.1.3，然後接着在這個目錄下面 把glibc-crypt-2.1.3.tar.gz和glibc-linuxthreads-2.1.3.tar.gz這兩個tar包解開。
現在我們就可以生成編譯目錄，設置選項，執行make編譯和安裝glibc庫了．這些都是我所使用過的命令，但是最好您自己閱讀一下文檔，確認最適合您的狀況的做法．然而在您開始前，您可能需要執行df命令來查看一下還有多少剩餘空間．您還可以在編譯並安裝完畢glibc庫之後再執行一次看看這玩意兒到底得佔多大地兒。
cd ..
mkdir glibc-build
../glibc-2.1.3/configure --enable-add-ons --prefix=/usr
make
make install_root=/mnt/target install
注意了，我們還有別的方法來告知一個軟件包該裝到什麼地方。
7. SysVinit初始化腳本包
編譯並安裝SysVinit可執行代碼是非常之簡潔明瞭的．我偷懶一次，就給您操作命令吧．假定您已經解壓並且進入SysVinit源碼目錄了∶
cd src
make
ROOT=/mnt/target make install
另外還有很多與init相關的腳本．在SysVinit包裏面有一些工作正常的範例腳本，但是您得自個兒手工安裝了．它們在SysVinit源碼樹中是有層次地佈置在debian/etc下面的．您只需要執行類似這樣的命令∶cd ../debian/etc; cp -r * /mnt/target/etc 直接把它們複製到目標系統的etc目錄下面就行了．當然了，您最好是在複製之前查看一下．
當重啓之後，目標系統的內核就會加載init，一切都該各就其位了．此時的問題可能是腳本不能正常運行，因爲沒有命令解釋器bash來解釋執行這些腳本．而且init還會嘗試執行getty，但是根本就沒有getty可供運行．請重新啓動並確認沒有其它的錯誤。
8. Ncurses庫
我們所需要的下一個東東是命令解釋器Bash，而bash需要ncurses庫，所以我們得先安裝這玩意兒．ncurses庫可以代替termcap處理文本屏幕的活計，同時還通過支持termcap調用提供了向後兼容性．爲了擁有一個簡潔新潮的系統，我覺得最好是禁止舊式的termcap方法．如果您後頭要編譯使用了termcap的較老的應用程序，您可能會不斷地與麻煩爲伴了．但是您至少會知道什麼東東使用了什麼東東．如果您必須要用，那麼您可以重新編譯ncurses庫，使其帶有termcap支持．
我所使用的命令是∶
./configure --prefix=/usr --with-install-prefix=/mnt/target /
--with-shared --disable-termcap
make
make install
9. Bash命令解釋器
爲了把bash安裝到我認爲它該呆的地方，我花費了很多時間做了大量閱讀和思考以及不斷地嘗試和出錯，可謂是歷盡千辛萬苦啊．我所使用的配置選項是∶
./configure --prefix=/mnt/target/usr/local /
--exec-prefix=/mnt/target --with-curses
一旦您已經編譯並安裝了bash之後，您需要生成一個符號連接，就象這樣∶
cd /mnt/target/bin; ln -s bash sh．
這是因爲腳本通常頭一句是這麼寫着的∶
#!/bin/sh
如果您沒有這麼一個符號連接，那麼您的腳本就不能運行，因爲它們會去尋找/bin/sh而非/bin/bash．
如果您願意，您也可以到這裏時重新啓動一次．您會注意到腳本這一次確實運行了．雖然您還是沒能登錄(login)，這是因爲還沒有安裝getty或者login 這些程序。
10. Util-linux (getty 和login)
軟件包util-linux包含有agetty和login．我們需要這兩個程序才能登錄系統(log in)和得到命令行提示符(bash prompt)．在安裝之後，請在目標系統的/sbin目錄下爲agetty建立一個符號連接到getty．getty是所有Unix類系統當中被認爲應該呆在那個地方的程序之一，所以生成連接的主意要強於改動inittab來運行agetty．
對於util-linux這個包，我剩下的一個問題就是該包的編譯．這個包還包含有more這個程序，而我沒法讓make進程給more在目標系統上做一個指向ncurses 5庫的連接，而不是在源頭系統上指向ncurses 4庫的連接．我會努力克服這個困難的。
您還得在目標系統上準備一個密碼文件/etc/passwd．login登錄程序正是通過查詢該文件來確認您是否允許登錄的．因爲此次我們只是打造一個玩具系統，所以我們可以只設置根系統用戶就夠了，而且不需要任何密碼!! 只需要在目標系統的密碼文件/etc/passwd加上如下一行即可∶
root::0:0:root:/root:/bin/bash
所有的域是通過冒號(:)分隔開的，自左向右分別代表∶用戶名稱(user id)，密碼密串(password)，用戶號碼(user number)，用戶羣組號碼(group number)，用戶真實姓名(user"s name)，用戶主目錄(home directory)和缺省命令解釋器(default shell)。
11. Sh-utils
我們所必須的最後一個軟件包就是GNU sh-utils包．我們此時所需要從這個包裏面得到的唯一的程序就是stty，它會在/etc/init.d/rc裏面用到．而後者是用於改變運行級別和進入初始化運行級別的腳本．實際上我有一個而且用過僅包含有stty的軟件包，但是卻忘了是從何處得到的了．使用GNU的軟件包是個好主意，因爲在裏頭還有其它您需要的東西，增加了這些東東會使得系統可用性更好。
好了，打造完畢．您現在應該擁有一個可以啓動並且能夠提示您登錄的系統了．輸入``root""，您就會進入命令解釋器了．但是您做不了很多事情，甚至沒有一個ls命令給您看看您的作品裏面都有些什麼東西．請連續按兩次TAB鍵，您就會看到可用的命令了．這大概是這個系統中，我所發現的最令我滿意的事情。
12. 可用性商榷
看起來好像我們打造的是一個毫無用處的系統．說真的，要讓它能夠有實用價值也並不是什麼難事．首先要做的事情之一就是您應該使得根文件系統(root filesystem)以可讀寫方式掛載起來．SysVinit軟件包裏面有幹這活兒的腳本，就在/etc/init.d/mountall.sh裏面．還執行了一次mount -a把所有在/etc/fstab當中的條目以您所指定的方式掛載起來．請在目標系統的etc/rc2.d目錄下生成一個類似S05mountall的符號連接。
您可能會看到這個腳本會用到您尚未安裝的命令．如果真是這樣，找到包含該命令的軟件包並安裝之．請參看 隨機小技巧(Random Tips)這一小節，瞭解如何查找軟件包．
看看在/etc/init.d裏面的其它腳本．它們大部分都應該包含在任何正經的系統裏面．一次添加一個，別忘了要確定添加下一個之前個個都運行無誤．請對照文件層次結構標準(File Heirarchy Standard)，請參看 文件系統(Filesystem)一節．那裏有一個命令列表，都是該在/bin和/sbin的命令．請確定您已經把那裏列舉的所有命令都安裝在系統上了．最好就是再找找相關這類問題的POSIX文檔來看看．
從此，在這個系統裏面添加更多必要的軟件包就真是個事兒了．越是早些把編譯工具，比如說gcc和make這些添加進去就越好．一旦這些都完工了，您就可以利用目標系統來自我生息，就會越來越簡單了．
13. 更多信息
13.1 隨機小技巧
如果您的Linux系統上曾經使用RPM安裝過有一個叫做thingy命令，而您想獲知這個命令的源碼來源，那麼您就使用如下命令∶
rpm -qif `which thingy`
如果您有小紅帽RedHat的源碼光盤，那麼您就可以使用下列命令安裝源碼包了∶
rpm -i /mnt/cdrom/SRPMS/what.it.just.said-1.2.srpm
這個命令會把tar包以及任何RedHat補丁包放到/usr/src/redhat/SOURCES目錄下面。
13.2 資源鏈接
* 有一個關於從源代碼編譯軟件的小型實作指南(mini-howto)，就是《軟件打造小小實作指南(Software Building mini-HOWTO)》：
http://www.linuxdoc.org/HOWTO/Software-Building.html.
* 另外還有一個關於從一窮二白空手起家打造一個Linux系統的實作指南．該文更爲集中於打造一個有實際應用價值的系統，而不僅僅是一個實習．請看∶ 《Linux系統空手道實作指南篇(The Linux From Scratch HOWTO)》： http://www.linuxfromscratch.org/．
* Unix文件系統標準(Unix File System Standard) 還有一個關於Unix文件系統標準的 鏈接．這個標準描述了在一個Unix系統中什麼東東該呆在什麼位置以及原因．它還描述了在/bin，/sbin等等目錄中最小化的要求．如果您的目標是要打造一個小而全的系統，那麼這個標準正是一個好的參考．
ftp://tsx-11.mit.edu/pub/linux/docs/linux-standards/fsstnd/
14. Administrivia
14.1 版權聲明(Copyright)
本文版權所有，歸屬Greg O"Keefe．歡迎您在遵循 GNU通用公共許可證(GNU General Public Licence)的各項條款的前提下無需付費來使用，複製，散發或者修改本文． 如果您在其它文檔裏面使用了本文的全文或者部分，請在鳴謝錄提提我就行了．
This document is copyright (c) 1999, 2000 Greg O"Keefe. You are welcome to use, copy, distribute or modify it, without charge, under the terms of the GNU GPL (GNU General Public Licence). Please acknowledge me if you use all or part of this in another document.
14.2 主頁
本文最新的英文版本"From Powerup To Bash Prompt"可在此找到∶
http://learning.taslug.org.au/power2bash
14.3 您的反饋意見
我很樂意從讀者您那兒得知任何評論、改進意見和建議．請寫信給我∶ Greg O"Keefe
14.4 鳴謝錄
本文所提及的產品名稱是相應持有者的商標，在此我一併致謝． 我想對以下人員致謝，因爲他們的幫助纔有了這篇實作指南．
Michael Emery
因其提醒我注意到Unios．
Tim Little
因其提供了關於/etc/passwd的一些線索．
sPaKr on #linux in efnet
因其發現syslogd需要/etc/services的支持以及介紹給我 使用短語``rolling your own""來表述從源碼打造系統．
Alex Aitkin
因其引起了我對Vico以及他的``verum ipsum factum""(對編譯進一步的理解) 的注意．
Dennis Scott
因其糾正了我的十六進制計算錯誤．
jdd
因其指出一些拼寫錯誤．
14.5 修訂歷史記錄
0.8
* 最初版本．自"From PowerUp to Bash Prompt(從加電啓動到Bash提示符)實作篇"分離獨立出來．
14.6 未來計劃(TODO)
* 轉換爲docbook格式．