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一步步手动构建小于10M的类嵌入式Linux系统

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前提:

1、一个作为宿主机的Linux;本文使用的是Redhat Enterprise Linux 5.8;

2、在宿主机上提供一块额外的硬盘作为新系统的存储盘,为了降低复杂度,这里添加使用一块IDE接口的新硬盘;

3、Linux内核源码,busybox源码;本文使用的是目前最新版的linux-2.6.38.5和busybox-1.20.2。

说明:本文是一个step by step的实做指南;

一、为系统上的新硬盘建立分区,这里根据需要先建立一个大小为100M的主分区作为新建系统的boot分区和一个512M的分区作为目标系统(即正在构建的新系统,后面将沿用此名称)的根分区;100M的分区格式化后将其挂载至/mnt/boot目录下;512M的分区格式化后将挂载至/mnt/sysroot目录;

说明:

1、此处的boot和sysroot的挂载点目录名称尽量不要修改,尤其是boot目录,否则您必须保证后面的许多步骤都做了相应的改动;

2、新建系统的boot目录也可以跟根目录在同一个分区,这种方式比独立分区还要简单些,因此这里将不对此种方法再做出说明;

二、编译内核源代码,为新系统提供一个所需的内核(本例中的源代码包都位于/usr/src目录中)

# cd  /usr/src

# tar jxvf linux-2.6.38.5.tar.bz2

# ln  -sv  linux-2.6.38.5  linux

# cd linux

然后下载ftp://172.16.0.1/pub/Sources/kernel/kernel-2.6.38.1-i686.cfg至当前目录中,并重命名为.config。

# make menuconfig

根据您的实际和规划选择所需要的功能;本实例计划制作一个具有网络的功能的微型linux且不打算使用内核模块,因此,这里选择把本机对应的网卡驱动直接编译进了内核。作者使用的是vmware Workstation虚拟机,所以,所需的网上驱动是pcnet32的,其它的均可按需要进行选择。选择完成后需要保存至当前目录下.config文件中。

# make  SUBDIR=arch/

# cp arch/x86/boot/bzImage  /mnt/boot

# make menuconfig

提示:为了实现后面的功能,请务必将文件系统中的ext3和网卡的驱动程序直接编译进内核;否则,就需要手动装载这些相关文件系统的模块;

三、编译busybox

# cd /usr/src

# tar  -jxvf  busybox-1.20.2.tar.bz2

# cd  busybox-1.20.2

# mkdir include/mtd 

# cp  /usr/src/linux/include/mtd/ubi-user.h  include/mtd/

# make menuconfig

说明:

1、此处需要选择 Busybox Settings –> Build Options –>  Build BusyBox as a static binary (no shared libs),这样可以把Busybox编译成一个不使用共享库的静态二进制文件,从而避免了对宿主机的共享库产生依赖;但你也可以不选择此项,而完成编译后把其依赖的共享库复制至目标系统上的/lib目录中即可;这里采用后一种办法。

2、修改安装位置为/mnt/sysroot;方法为:Busybox Settings –> Installation Options –> (./_install) BusyBox installation prefix,修改其值为/mnt/sysroot。

# make  install

安装后的文件均位于/mnt/sysroot目录中;但为了创建initrd,并实现让其启动以后将真正的文件系统切换至目标系统分区上的rootfs,您还需要复制一份刚安装在/mnt/sysroot下的busybox至另一个目录,以实现与真正的根文件系统分开制作。我们这里选择使用/mnt/temp目录;

# mkdir -pv /tmp/busybox

# cp -r /mnt/sysroot/*  /tmp/busybox

四、制作initrd

# cd  /tmp/busybox

1、建立rootfs:

# mkdir -pv  proc  sys  etc/init.d  tmp  dev  mnt/sysroot

2、创建两个必要的设备文件:

# mknod  dev/console  c  5  1

# mknod  dev/null  c  1  3

3、为initrd制作init程序,此程序的主要任务是实现rootfs的切换,因此,可以以脚本的方式来实现它:

# rm  linuxrc

# vim  init

添加如下内容:

#!/bin/sh

mount -t proc proc /proc

mount -t sysfs sysfs /sys

insmod /lib/modules/jbd.ko

insmod /lib/modules/ext3.ko

mdev -s

mount -t ext3 /dev/hda2  /mnt/sysroot

exec  switch_root  /mnt/sysroot  /sbin/init

给此脚本执行权限:

chmod  +x  init

4、制作initrd

# find  .  | cpio  –quiet  -H newc  -o  | gzip  -9 -n > /mnt/boot/initrd.gz

五、建立真正的根文件系统

# cd  /mnt/sysroot

1、建立rootfs:

# mkdir -pv  proc  sys  etc/rc.d/init.d  tmp  dev/pts  boot  var/log  usr/lib

2、创建两个必要的设备文件:

# mknod  dev/console  c  5  1

# mknod  dev/null  c  1  3

3、建立系统初始化脚本文件

# vim  etc/rc.d/rc.sysinit

添加如下内容:

  

#!/bin/sh

echo -e "\tWelcome to  \033[31mMageEdu\033[0m Linux"

echo -e "Remounting the root filesystem …"

mount -t proc proc /proc

mount -t sysfs sysfs /sys

mount -o  remount,rw  / 

echo -e "Creating the files of device …"

mdev -s 

echo -e "Mounting the filesystem …"

mount -a

swapon -a

echo -e "Starting the log daemon …"

syslogd

klogd

echo -e "Configuring loopback interface …"

ifconfig  lo  127.0.0.1/24

ifconfig eth0 172.16.100.9/16

# END

而后让此脚本具有执行权限:

chmod +x  etc/init.d/rc.sysinit

4、配置init及其所需要inittab文件

# cd  /mnt/sysroot

# rm  -f  linuxrc

为init进程提供配置文件:

# vim  etc/inittab

添加如下内容:

::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

console::respawn:-/bin/sh

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/bin/umount -a -r

5、为系统准备一个“文件系统表”配置文件/etc/fstab

# vim  etc/fstab

添加如下内容:

sysfs                   /sys                    sysfs   defaults        0 0

proc                    /proc                   proc    defaults        0 0

/dev/hda1               /boot                   ext3    defaults        0 0

/dev/hda2               /                       ext3    defaults        1 1

6、由于在rc.sysinit文件中启动了日志进程,因此系统在运行中会产生大量日志并将其显示于控制台;这将会经常性的打断正在进行的工作,为了避免这种情况,我们这里为日志进程建立配置文件,为其指定将日志发送至/var/log/messages文件;

# vim  etc/syslog.conf

添加如下一行:

*.info    /var/log/messages

六、好了,至此一个简易的基于内存运行的小系统已经构建出来了,我们接下来为此系统创建所需的引导程序

# grub-install  –root-directory=/mnt  /dev/hda

说明:此处的/dev/hda为目标系统所在的那块新磁盘;

接下来为grub建立配置文件:

# vim  /mnt/boot/grub/grub.conf

添加类似如下内容:

default        0

timeout        3

color    light-green/black light-magenta/black

title    MageEdu Linux (2.6.38.5)

    root (hd0,0)

    kernel /bzImage ro root=/dev/hda2 quiet

    initrd /initrd.gz

接下来将此块硬盘接入一个新的主机(这里使用的是虚拟机),启动一下并测试使用。

七、为新构建的ToyLinux启用虚拟控制台

这个可以通过宿主机来实现,也可以直接启动刚构建成功的小Linux进行配置。我们这里采用通过宿主机的方式(重新启动宿主机):

# cd /mnt/sysroot

将 etc/inittab文件改为如下内容:

::sysinit:/etc/init.d/rc.sysinit

tty1::askfirst:/bin/sh

tty2::askfirst:/bin/sh

tty3::askfirst:/bin/sh

tty4::askfirst:/bin/sh

tty5::askfirst:/bin/sh

tty6::askfirst:/bin/sh

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

::shutdown:/bin/umount -a -r

好了,接下来就可以测试验正六个虚拟控制台的使用了。

八、尽管上述第七步已经实现了虚拟控制台,但其仍是直接进入系统,且系统没有用户帐号等安全设施,这将不利于系统的安全性。因此,接下来的这步实现为系统添加用户帐号(这里仍然基于宿主机实现)。

1、为目标主机建立passwd帐号文件

# cd /mnt/sysroot

# vim etc/passwd

添加如下内容:

root:x:0:0::/root:/bin/sh

而后为root用户创建“家”目录:

# mkdir root

2、为目标主机建立group帐号文件

# vim  etc/group

添加如下内容:

root:x:0:

3、为目标主机建立shadow影子口令文件,这里采用直接复制宿主机的shadow文件中关于root口令行的行来实现

# grep  "^root"  /etc/shadow  > etc/shadow

注:等目标主机启动时,root用户的口令也是宿主机的root用户的口令。您可以在目标主机启动以后再动手更改root用户的口令。

4、将 etc/inittab文件改为如下内容:

::sysinit:/etc/init.d/rc.sysinit

::respawn:/sbin/getty 9600 tty1

::respawn:/sbin/getty 9600 tty2

::respawn:/sbin/getty 9600 tty3

::respawn:/sbin/getty 9600 tty4

::respawn:/sbin/getty 9600 tty5

::respawn:/sbin/getty 9600 tty6

::shutdown:/bin/umount -a -r

::ctrlaltdel:/sbin/reboot

好了,接下来就可以重新启动目标主机进行验正了。

九、在系统登录时提供banner信息

这个可以通过宿主机来实现,也可以直接在目标主机上进行配置。这里采用直接在目标主机上配置的方式:

# vi  /etc/issue

添加如下内容:

Welcome to MageEdu Linux(http://www.magedu.com)…

Kernel \r

注:这里的内容可以根据你的需要进行修改。

十、在系统启动时为系统提供主机名称:

这个可以通过宿主机来实现,也可以直接在目标主机上进行配置。这里采用直接在目标主机上配置的方式:

1、创建保存主机名称的配置文件

# mkdir /etc/sysconfig

# vi  /etc/sysconfig/network

添加如下内容:

HOSTNAME=marion.example.com

2、编辑系统初始化脚本,实现开机过程中设定主机名称

# vi /etc/init.d/rc.sysinit

在文件尾部添加如下行:

HOSTNAME=

[ -e  /etc/sysconfig/network  && -r /etc/sysconfig/network ] && source /etc/sysconfig/network

[ -z ${HOSTNAME} ] && HOSTNAME="localhost"

/bin/hostname  ${HOSTNAME}

十一、通过dropbear为系统提供ssh远程连接服务

注:以下过程在宿主机上实现。

1、编译安装dropbear

# tar xf dropbear-2013.56.tar.bz2 

# cd dropbear-2013.56

# ./configure 

# make

# make install

2、移植dropbear至目标系统

移植二进制程序及其依赖的库文件,方能实现其在目标系统上正常运行。建议使用脚本进行(这里将其保存为bincp.sh),其会自动移植指定的命令及依赖的库文件。

#!/bin/bash

#

read -t 30 -p "Target System Directory[/mnt/sysroot]: " DEST

DEST=${DEST:-/mnt/sysroot}

libcp() {

  LIBPATH=${1%/*}

  [ ! -d $DEST$LIBPATH ] && mkdir -p $DEST$LIBPATH

  [ ! -e $DEST${1} ] && cp $1 $DEST$LIBPATH && echo "copy lib $1 finished."

}

bincp() {

  CMDPATH=${1%/*}

  [ ! -d $DEST$CMDPATH ] && mkdir -p $DEST$CMDPATH

  [ ! -e $DEST${1} ] && cp $1 $DEST$CMDPATH

  for LIB in  `ldd $1 | grep -o "/.*lib\(64\)\{0,1\}/[^[:space:]]\{1,\}"`; do

    libcp $LIB

  done

}

read -p "Your command: " CMD

until [ $CMD == 'q' ]; do

   ! which $CMD && echo "Wrong command" && read -p "Input again:" CMD && continue

  COMMAND=` which $CMD | grep -v "^alias" | grep -o "[^[:space:]]\{1,\}"`

  bincp $COMMAND

  echo "copy $COMMAND finished."

  read -p "Continue: " CMD

done

接下来运行此脚本,分别输入dropbear、dropbearkey和dbclient即可;这些命令会被存储于目标系统的/usr/local/sbin或/usr/local/bin目录中。

3、为远程登录的用户提供伪终端设备文件

编辑/mnt/sysroot/etc/fstab,添加如下一行:

devpts /dev/pts devpts mode=620 0 0

创建所需要的目录:

# mkdir /mnt/sysroot/dev/pts

4、为目标系统的dropbear生成主机密钥

默认情况下,dropbear到/etc/dropbear目录中查找使用的rsa格式主机密钥(默认名称为dropbear_rsa_host_key)和dss格式的主机密钥(默认名称为dropbear_dss_host_key)。其中,rsa格式可使用不同长度的密钥,但dss格式只使用1024位的密钥。

# mkdir /mnt/sysroot/etc/dropbear

# dropbearkey -t rsa -f /etc/dropbear/dropbear_rsa_host_key -s 2048

# dropbearkey -t rsa -f /etc/dropbear/dropbear_dss_host_key

在生成rsa格式的key时,其长度指定部分-s 2048可以省略,也可以为其指定为其它长度,但长度需要为8的整数倍。

说明:此步骤也可以在目标主机上进行,但路径要做相应的修改。

5、定义安全shell

安全起见,dropbear默认情况下仅允许其默认shell出现在/etc/shells文件中的用户远程登录,因此,这里还需要创建/etc/shells文件,并添加所有允许的shell。

# cat >> /mnt/sysroot/etc/shells << EOF

/bin/sh

/bin/ash

/bin/hush

/bin/bash

EOF

6、为目标主机提供网络服务转换机制

在宿主机上使用默认选项编译的dropbear将依赖nsswitch实现用户名称解析,因此,还需要为目标主机提供nss相关的库文件及配置文件。

# cat >> /mnt/sysroot/etc/nsswitch.conf << EOF

passwd:     files

shadow:     files

group:      files

hosts:      files dns

EOF

复制所需要的库文件:

# cp -d /lib/libnss_files*  /mnt/sysroot/lib/

# cp -d /usr/lib/libnss3.so /usr/lib/libnss_files.so /mnt/sysroot/usr/lib/

7、测试

启动目标主机,设定好网络属性后,使用如下命令启动dropbear服务即可。

# /usr/local/sbin/dropbear

接下来就可以远程进行连接测试了。

十二、通过nginx提供web服务

1、在宿主机编译安装nginx-1.2.5

# tar nginx-1.2.5.tar.gz

# cd nginx-1.2.5

# ./configure –prefix=/usr/local –conf-path=/etc/nginx/nginx.conf  –error-log-path=/var/log/nginx/error.log –user=nginx –group=nginx –http-log-path=/var/log/nginx/access.log  –without-pcre –without-http_rewrite_module –without-http_geo_module –without-http_fastcgi_module  –without-http_uwsgi_module  –without-http_scgi_module –without-http_memcached_module –without-http_upstream_ip_hash_module –without-http_upstream_least_conn_module  –without-http_upstream_keepalive_module –http-log-path=/var/log/nginx

# make

# make install

2、移植nginx至目标系统

(1) 移植二进制程序及其依赖的库文件,方能实现其在目标系统上正常运行。建议使用前面的bincp.sh脚本进行。

(2) 移植配置文件至目标系统

# mkdir  /mnt/sysroot/etc/nginx/

# cp /etc/nginx/{nginx.conf,mime.types}  /mnt/sysroot/etc/nginx/

(3) 移植测试页面至目标系统,当然,也可以不采用下面的步骤而在目标系统上直接创建。

# mkdir /mnt/sysroot/usr/local/

# cp -r /usr/local/html  /mnt/sysroot/usr/local/

3、测试

启动目标主机,首先配置好网络属性,并使用adduser为其添加nginx用户和nginx组。

然后使用如下命令启动nginx,即可通过浏览器测试访问。

# /usr/local/nginx

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