自制小型Linux

huiselele

　　一、简要说明
　　    对于linux发行版来说，它们很多版本都做得非常好，使用起来也很方便。但是，它们为了支持更多的硬件，更多的服务，附带了很多我们不必要用到的东西，那我们是否可以自己专门为自己的一台机器来定义内核呢？于是，一段旅途就开始了。。。
　　    操作系统的启动过程是这样的：

　　POST（加电自检） --> （BIOS）boot sequence（设置启动项） --> MBR(bootloader)（加载磁盘上的MBR） --> kernel + ramdisk（加载内核) --> mount rootfs (ro)（挂载根文件系统） --> /sbin/init (CentOS 5: /etc/inittab, CentOS6 /etc/init/*.conf) 设定默认运行级别 --> 使用/etc/rc.d/rc.sysinit初始化系统 --> 分别启动并关闭指定服务 --> Ctrl+Alt+Delete组合键 --> 启动字符终端。

　　    而从下图的计算机系统组成可以看出，我们要为机套提供内核，在内核上提供库文件，提供shell接口来操作系统，并提供相应的应用程序来提供服务。

　　    针对于我们自己的内核，只需要集成特定的硬件驱动，针对我们要使用的功能编译相应的功能就可以，所以内核的大小会非常小。
　　二、查看硬件驱动
　　    由于实验打算用VMware来进行，不是用真正的物理机，所以直接在一台装好系统的机器上查看硬件就可以了。而实际中，要针对于拥有的硬件查看手册，标签等等来得知自己各个硬件组成是什么。
　　先在已经安装好CentOS6.5的虚拟机中查看VMware为我们模拟的硬件平台：
　　

　　    1、查看CPU类型
# cat /proc/cpuinfo　　
　　   
　　    2、查看pci硬件类型
# lspci

　　        于是可以可以知道，VMware为我们虚拟出来的硬件，CPU是我们的物理CPU（英特尔的core I5系列处理器），IDE硬件是Intel 82371，SCSI硬盘是Funsion-MPT Dual Ultra320，网卡类型是Inter 82545EM的千兆网卡。
　　

　　三、编译内核(linux-3.13.6)
　　    1、提供编译环境
　　        在编译主机的CentOS6.5系统上直接安装好跟编译相关的包组
# yum groupinstall "Development tools" "Server Platform Development"

　　    2、编译环境的准备
    # tar -xf linux-3.13.6.tar.xz -C /usr/src/   
    # cd /usr/src/
    # ln -sv linux-3.13.6 linux
    # cd linux
    # make allnoconfig    (由于我们要手动配置内核，所以先运行allnoconfig全部回答为no选项，然后我们再进行手动开启我们要在内核中编译的功能)　　

　　    3、内核功能的配置
  # make menuconfig　　

　　    要手动配置的选项
   64-kit kernel   
    Ceneral setup
        --> Local version - append to kernel release
        --> System V IPC
    Enable loadable module support
        --> Module unloading
    Enable the block layer
        --> Block layer SG support v4
    Processor type and features
        --> Symmetric multi-processing support
        --> Processor family
            --> Core 2/newer Xeon
        --> Multi-core scheduler suppor
    Bus options (PCI etc.)
        --> PCI support
    Executable file formats / Emulations
        --> Kernel support for ELF binaries
        --> Kernel support for scripts starting with #!
    Networking support
        --> Networking options
            --> Unix domain sockets
            --> TCP/IP networking
    Device Drivers
        --> Generic Driver Options
            --> Maintain a devtmpfs filesystem to mount at /dev
            --> Automount devtmpfs at /dev, after the kernel mounted the rootfs
        --> SCSI device support
            --> SCSI device support
            --> SCSI disk support
        --> Fusion MPT device support
            --> Fusion MPT ScsiHost drivers for SPI
            --> Fusion MPT logging facility
        --> Network device support
            --> Ethernet driver support
                --> Intel devices
                    --> Intel(R) PRO/1000 Gigabit Ethernet support
                    --> Intel(R) PRO/1000 PCI-Express Gigabit Ethernet support
        --> Input device support
            --> Mouse interface
            --> Keyboards
            --> Mice
        --> USB support
            --> xHCI HCD (USB 3.0) support
            --> EHCI HCD (USB 2.0) support
            --> OHCI HCD (USB 1.1) support
            --> UHCI HCD (most Intel and VIA) support
    File systems
        --> The Extended 4 (ext4) filesystem　　

　　    4、编译内核
     # make bzImage -j 4　　

　　

　　四、为VMware模拟的机器安装bootload(grub)
　　    1、创建一个虚拟机Custom(操作过程不显示)

　　

　　    2、为Custom安装grub
　　        为了可以安装grub，需要将Custom的硬盘挂载到一台已经装好CentOS6.5的主机，进行安装。

　　    注意，当CentOS6.5开机的时候，Custom不能同时开机，不然VMware会出现错误。
　　    然后对Custom的硬盘进行分区，创建两个分区50M和500M，50M将来做boot分区，500M将来作根分区。

　　   
　　    将它们格式化(ext4)，并且分别挂载到CentOS6的/mnt/boot和/mnt/sysroot

　　

　　    然后直接安装grub到custom的硬盘上（也就是sdb）

　　

　　    然后为grub提供配置文件，放到/mnt/boot/grub/grub.conf

　　

　　    3、提供内核文件
　　    最后将编译好的内核放到/mnt/boot/下面，命名为跟grub.conf中一样的内核名称

　　

　　五、编译安装busybox
　　    1、busybox简介
　　    BusyBox 将许多具有共性的小版本的UNIX工具结合到一个单一的可执行文件，它包含了一些简单的工具，例如ls、cat和echo等等，还包含了一些更大、更复杂的工具，例grep、find、mount以及telnet。这样的集合可以替代大部分常用工具比如的GNU fileutils ， shellutils等工具，BusyBox提供了一个比较完善的环境，可以适用于任何小的嵌入式系统。
　　

　　    2、编译安装busybox到custom
　　    (1)配置busybox
    # yum install glibc-static 以静态的方式编译busybox依赖于这个库   
    # tar -xf busybox-1.22.1.tar.bz2
    # cd busybox-1.22.1
    # make menuconfig　　

　　    (2)选项配置
    Busybox Settings        
        --> Build Options
        --> Build BusyBox as a static binary (no shared libs) 让它支持静态编译　　

　　

　　    (3)编译并且安装
    # make   
    # make install　　

　　

　　    (4)复制busybox的程序到custom的根文件系统上
    # cp -a _install/* /mnt/sysroot/

　　

　　    (5)为custom创建完整的rootfs
    # mkdir -p {dev,sys,proc,var/run,etc,lib,lib64,root,home,mnt,media,tmp,usr/local}

　　

　　    (6)测试系统
　　    接下来就可以挂起CentOS6系统，启动Custom了(CentOS6挂起前千万要执行sync命令)

　　

　　
　　

　　
　　六、为系统提供基本配置
　　    注意，一切配置都是在/mnt/sysroot中
　　

　　    1、提供初始化配置文件etc/inittab
  ::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit #设置初始化运行的脚本
    ::respawn:/sbin/getty 19200 tty1 #设置用户登录的终端
    ::respawn:/sbin/getty 19200 tty2
    ::respawn:/sbin/getty 19200 tty3
    ::respawn:/sbin/getty 19200 tty4
    ::respawn:/sbin/getty 19200 tty5
    ::respawn:/sbin/getty 19200 tty6
    ::ctrlaltdel:/sbin/reboot #设置当用户按下ctrl+ alt + del时重启系统
    ::shutdown:/bin/umount -a -r #关机时卸载所有文件系统　　

　　    2、提供初始化配置脚本etc/rc.d/rc.sysinit
    #!/bin/sh   
    #
    #打印欢迎信息
    echo -e "Welcome to \033[34m LC Customed\033[0m linux"
    echo "Remounting root filesystem"
    mount -n -o remount,rw /dev/sda2 / #重新以读写方式挂载根文件系统
    echo "mount all filesystem"
    mount -a         #前提是要先提供了etc/fstab文件
    echo "create device file"
    mdev -s         #busybox自带的自动挂载设备文件的程序
    # 查看主机名配置文件etc/sysconfig/network，设置主机名
    [ -r /etc/sysconfig/network ] && source /etc/sysconfig/network
    [ -z "$HOSTNAME" -o "$HOSTNAME" == '(none)'] && hostname localhost || hostname $HOSTNAME　　    并且要给予rc.sysinit脚本执行权限
　　    chmod +x etc/rc.d/rc.sysinit
　　

　　    3、提供认证相关的配置文件
　　        提供认证的用户信息文件/etc/passwd(权限为644)
    root:x:0:0::/root:/bin/sh　　        提供用户密码信息文件/etc/shadow(权限为400)
    openssl passwd -1 -salt `openssl rand -hex 4` #生成密码　　

       文件内容：root:生成的密码:16113:0:99999:7:::
       提供用户组文件/etc/group
       root:x:0:　　

　　        到此，关于用户认证方面的文件就配置好了！
　　

　　    4、提供系统基本设置的配置文件
　　    提供文件系统自动挂载文件etc/fstab
    /dev/sba1 /boot ext4 defaults 0 0 #挂载boot分区
    /dev/sda2 / ext4 defaults 0 0 #挂载根分区
    sysfs /sys sysfs defaults 0 0 #挂载虚拟文件系统
    proc /proc proc defaults 0 0 #挂载虚拟文件系统　　
　　    提供用户登录配置文件etc/profile
    Export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/usr/local/bin:/usr/local/sbin   
    Export PS1=PS1='[\u@\h \W]\$ '　　
　　    提供主机名配置文件etc/sysconfig/network
    HOSTNAME=mylinux.lc.net　　    于是，一个简单自制的小系统完成了！
　　

　　

　　
　　七、为系统提供远程连接功能(dropbear)

　　    1、dropbear简介
　　    Dropbear是一个相对较小的SSH服务器和客户端。它运行在一个基于POSIX的各种平台。 Dropbear是开源软件，在麻省理工学院式的许可证。 Dropbear是特别有用的“嵌入”式的Linux（或其他Unix）系统，如无线路由器。
　　

　　    2、编译安装dropbear-2014.65.tar.bz2
    # tar -xf dropbear-2014.65.tar.bz2   
    # cd dropbear-2014.65
    # ./configure
    # make PROGRAMS="dropbear dbclient dropbearkey dropbearconvert scp"
    # make make PROGRAMS="dropbear dbclient dropbearkey dropbearconvert scp" install

　　

　　    3、为dropbear提供密钥对
　　    由于dropbear是ssh的一种实现，所在要为dropbear提供加密的密钥对
    # mkdir /etc/dropbear 创建配置目录，用来存放key文件   
    # /usr/local/bin/dropbearkey -t dss -f /etc/dropbear/dropbear_dss_host_key
    # /usr/local/bin/dropbearkey -t rsa -s 2048 -f /etc/dropbear/dropbear_rsa_host_key

　　

　　    4、预告测试一下dropbear
　　    在移植到Custom之前，先在CentOS6.5上测试一下，由于CentOS6.5上原本就有openssh监听在22号端口，所以测试的时候要把dropbear监听在不同的端口号上，比如22022
     # dropbear -p 22022　　

　　    在 windows上用远程连接工具测试一下，比如用xshell进行测试：

　　    5、移植dropbear到custom系统上
　　    （1）移植dropbear的二进制文件
    # ls /usr/local/bin

    # cp /usr/local/bin/* /mnt/sysroot/usr/local/bin/   
    # cp /usr/local/sbin/dropbear /mnt/sysroot/usr/local/sbin/　　

　　    （2）分别移植dbclient、dropbearconvert、dropbearkey、scp、dropbear运行依赖库文件
　　        以dropbear为例，如何移植依赖库
     # ldd `which dropbear` 查看依赖的库文件

　　    移植相应的库的时候记得要先创建好对应的目录
    # cp /lib64/libutil.so.1 /mnt/sysroot/lib64/libutil.so.1   
    # cp /lib64/libz.so.1 /mnt/sysroot/lib64/libz.so.1
    # cp /lib64/libcrypt.so.1 /mnt/sysroot/lib64/libcrypt.so.1
    # cp /lib64/libc.so.6 /mnt/sysroot/lib64/libc.so.6
    # cp /lib64/libfreeb13.so /mnt/sysroot/lib64/libfreeb13.so
    # cp /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /mnt/sysroot/lib64/ld-linux-x86-64.so.2
    # cp /lib64/libdl.so.2 /mnt/sysroot/lib64/libdl.so.2　　

　　    （3）为目标dropbear提供公钥对
    # mkdir /mnt/sysroot/etc/dropbear   
    # cp /etc/dropbear/* /mnt/sysroot/etc/dropbear　　

　　    （4）配置dropbear运行的相关要求
　　    dropbear在运行的时候，要求满足如下条件：

• 　　
  
  
  
  
  • 　　提供安全的shell定义: /etc/shells，dropbear会来检查远程连接可使用的shell是否是安全shell
    
  • # vim /mnt/sysroot/etc/shells
    
  
  

• 　　
  
  
  
  
  • 　　移植nsswitch：dropbear的身份验证依赖于nsswith
    
  
  

    # cp -a -d /lib64/libnss_files-2.12.so lib64   
    # cp -a -d /lib64/libnss_files.so.2 lib64
    # cp -a -d /usr/lib64/libnss3.so usr/lib64/
    # cp -a -d /usr/lib64/libnss_files.so usr/lib64/
    # cp -a -d /usr/lib64/libnsspem.so /usr/lib64
    # cp -a -d /usr/lib64/libnsssysinit.so /usr/lib64
    # cp -a -d /usr/lib64/libnssutil3.so /usr/lib64

• 　　确保pid文件所在的目录/var/run存在
  

    # mkdir -pv /var/run　　

• 　　提供devpts文件系统挂载点：为dropbear提供伪终端
  

　　        修改/mnt/sysroot/etc/rc.d/rc.sysinit为如下内容

　　    修改/mnt/sysroot/etc/fstab开机自动挂载pts

　　

　　    （5）Custom开机之后就可以直接运行dropbear启动服务了，以后custom就可以远程连接过去

　　    （6）为dropbear提供控制脚本
    # vim /mnt/sysroot/etc/init.d/dropbear   
    #!/bin/bash
    #
    dbprog='/usr/local/sbin/dropbear'
    dbkeygen='/usr/local/bin/dropbearkey'
    dsskey='/etc/dropbear/dropbear_dss_host_key'
    rsakey='/etc/dropbear/dropbear_rsa_host_key'
    rsakeysize=2048
    dbport=22
    Gendsskey() {
        if [ ! -f $dsskey ]; then
            echo "Generating dss key file."
            [ -d /etc/dropbear ] || mkdir /etc/dropbear
            $dbkeygen -t dss -f $dsskey
        fi
    }
    Genrsakey() {
        if [ ! -f $rsakey ]; then
            echo "Generating rsa key file."
            [ -d /etc/dropbear ] || mkdir /etc/dropbear
            $dbkeygen -t rsa -s $rsakeysize -f $rsakey
        fi
    }
    Start() {
        gendsskey
        genrsakey
        if ! pidof dropbear &> /dev/null; then
            echo "Starting dropbear"
            $dbprog -p $dbport
            retval=$?
        else
            echo "$dbprog is already running..."
            return 1
        fi
        if [ $retval -eq 0 ]; then
            echo "OK"
            return 0
        else
            echo "Failure"
            return 1
            fi
    }
    Stop() {
        if pidof dropbear &> /dev/null; then
            echo "stopping dropbear"
            killall dropbear
            retval=$?
        else
            echo "$dbprog is not running ..."
            return 1
        fi
        if [ $retval -eq 0 ]; then
            echo "OK"
            return 0
        else
            echo "Failure"
            return 1
            fi
    }
    Status() {
        if pidof dropbear &> /dev/null; then
            echo "$dbprog is running ..."
        else
            echo "$dbprog was stopped ..."
        fi
    }
    Restart() {
        stop
        sleep 1
        start
    }
    Usage() {
        echo "Usage: `basename $0` {start|stop|restart|status}"
    }
    case $1 in
        start)
            start
            ;;
        stop)
            stop
            ;;
        restart)
            restart
            ;;
        Status)
            Status
            ;;
        *)
            usage
        ;;
        Esac　　

　　    为它加上运行权限   
    # chmod +x /mnt/sysroot/etc/init.d/dropbear　　

　　

　　（7）开机自动启动服务
　　    在etc下面创建rc.start目录，创建init.d里各种服务软链接到此目录，在此目录有链接的服务，我们就让它自动启动
    # cd /mnt/sysroot/etc/rc.start   
    # ln -sv ../init.d/dropbear 02dropbear

　　    然后修改rc.sysinit脚本，让它开机自动扫描/etc/rc.start下面的链接，每一个都执行start就可以实现开机自动启动服务了。

　　

　　

　　
　　八、安装web服务器nginx

　　    1、nginx简介
　　    Nginx是一款轻量级的Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like 协议下发行。由俄罗斯的程序设计师Igor Sysoev所开发，供俄国大型的入口网站及搜索引擎Rambler使用。其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用nginx网站用户有：新浪、网易、腾讯等。
　　

　　    2、编译安装nginx
    # yum install pcre-devel (nginx依赖于之个开发包)   
    # useradd -M nginx (为nginx创建一个运动时使用的普通用户)
    # tar -xf nginx-1.6.1.tar.gz
    # cd nginx-1.6.1
    # ./configure --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --user=nginx --group=nginx

    # make && make install　　    3、移植nginx
　　   （1）移植文件
　　    由编译过程可知，nginx只创建了两个目录，只要把这两个目录复制过去就可以了。
        # cp -r /usr/local/nginx /mnt/sysroot/usr/local/nginx        
        # cp -r /etc/nginx /mnt/sysroot/etc/nginx　　

　　

　　    （2）移植nginx依赖的库文件
        # ldd /usr/local/nginx/sbin/nginx

        # cp -a -d /lib64/libpthread.so.0 /mnt/sysroot/lib64/libpthread.so.0        
        # cp -a -d /lib64/libcrypte.so.1 /mnt/sysroot//lib64/libcrypte.so.1
        # cp -a -d /lib64/libpcre.so.0 /mnt/sysroot/lib64/libpcre.so.0
        # cp -a -d /usr/lib64/libcrypto.so.10 /mnt/sysroot/usr/lib64/libcrypto.so.10
        # cp -a -d /lib64/libz.so.1 /mnt/sysroot/lib64/libz.so.1
        # cp -a -d /lib64/libc.so.6 /mnt/sysroot/lib64/libc.so.6
        # cp -a -d /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /mnt/sysroot/lib64/ld-linux-x86-64.so.2
        # cp -a -d /lib64/libfreebl3.so /mnt/sysroot/lib64/libfreebl3.so
        # cp -a -d /lib64/libdl.so.2 /mnt/sysroot/lib64/libdl.so.2　　

　　    （3）为nginx提供普通用户
    # openssl passwd -1 -salt `openssl rand -hex 4` #生成密码

    # vim /mnt/sysroot/etc/passwd   
    # vim /mnt/sysroot/etc/shadow
    # vim /mnt/sysroot/etc/group

　　

　　    （4）为nginx提供运行脚本
#!/bin/sh   
    #
    nginx=/usr/local/nginx/sbin/nginx
    start() {
        if pidof $nginx &> /dev/null; then
            echo "nginx is running..."
        else
            $nginx
            echo "nginx is starting..."
        fi
    }
    stop() {
        if ! pidof $nginx &> /dev/null; then
            echo "nginx was stopped"
        else
            $nginx -s stop
            echo "nginx is stopping..."
    fi
    }
    restart() {
        stop
        start
    }
    reload() {
            $nginx -s reload
        echo "nginx reload OK."
    }
    status() {
        if pidof $nginx &> /dev/null; then
            echo "nginx is running..."
        else
            echo "nginx was stopped."
    fi
    }
    showversion() {
        $nginx -v      
    }
    configtest() {
        $nginx -t
    }
    usage() {
        echo "Usage: `basename $0` {start|stop|restart|reload|status|showversion|configtest}"
    }
    case $1 in
        start)
            start
                ;;
        stop)
            stop
            ;;
        restart)
            restart
            ;;
        reload)
            reload
            ;;
        status)
            status
            ;;
        showversion)
            showversion
            ;;
        configtest)
            configtest
            ;;
        *)
            usage
            ;;
    esac　　    # chmod +x /mnt/sysroot/etc/init.d/nginx
　　

　　    （5）、配置nginx开机自动启动
　　        只要/mnt/sysroot/etc/rc.start创建软链接就可以了
       # cd /mnt/sysroot/etc/rc.start        
       # ln -sv ../init.d/nginx ./03nginx

　　

　　
　　九、为网络提供配置文件

　　    1、创建/mnt/sysroot/etc/network目录用来保存网卡配置(除了lo这个网卡，它是本地循环接口，它的地址是不变）
　　    2、修改/mnt/sysroo/etc/init.d/rc.sysinit文件，删除掉以前的网络配置，但是本地循环接口的地址配置留下，因为它的地址是固定的，一般不手动配置

　　    3、在目录对应各个网卡一个配置文件（eg：eth0.conf）
        IPADDR=192.168.1.200   
        NETMASK=255.255.255.0
        GATEWAY=192.168.1.1

　　

　　    4、在/mnt/sysroot/etc/init.d/创建network脚本，用来配置网络
#!/bin/bash   
    #
    stop() {
        echo "network is stopping..."
        for i in /etc/network/*; do
            dev=`basename $i | cut -d. -f1 | cut -d: -f1`
            ip addr flush $dev
        done
        echo "network stop OK."
    }
    start() {
        echo "network is starting..."
        for i in /etc/network/*; do
            source $i
            dev=`basename $i | cut -d. -f1`
            ifconfig $dev $IPADDR netmask $NETMASK
            revol=$?
            if [ $revol -ne 0 ]; then
                echo "ip address error!!!"
                stop
                exit 1
            fi
        done
        route add default gw $GATEWAY &> /dev/null
        revol=$?
        if [ $revol -eq 0 ]; then
            echo "network start OK..."
        else
            echo "Gateway error!!!"
            stop
        fi
    }
    usage() {
        echo "Usage `basename $0` {start|restart|stop}"
    }
    case $1 in
        start)
            start
            ;;
        restart)
            stop
            start
            ;;
        stop)
            stop
            ;;
        *)
            usage
            ;;
      esac　　

　　    5、在/etc/rc.start中创建network 的自动启动软链接，保证可以自动启动。
  # cd /mnt/sysroot/etc/rc.start   
  # ln -sv ../init.d/network 01network