Linux内核裁剪培训

Linux内核裁剪培训第一页，共38页。整体过程1.需要准备的软件2.内核编译3.制作根文件系统4.创建Ramdisk5.编译Grub6.创建ISO第二页，共38页。1.需要准备的软件Grub，引导加载程序（BootLoader），我用的Grub版本是V0.93；BusyBox，目前有V1.00、V1.3.2、V1.10.4、V1.12.0、V1.14.1、V1.15.5等版本，我用的是V1.10.4；Linux内核，可以去网站上下载，我这里使用的是V2.6.31。根文件系统，包括根文件系统的架构，根文件系统的内容，根文件系统所采用的文件系统类型等等。第三页，共38页。2.内核编译2.1内核配置方式2.2内核配置选项2.3建立依赖关系2.4编译内核2.5建立并安装内核第四页，共38页。2.1内核配置方式在三种方式都可以进行内核配置（makeconfig或makeoldconfig、makemenuconfig和makexconfig）。makeconfig或makeoldconfig：这种方式不直观，而且容易出错，不建议使用。makemenuconfig：大多数据情况下使用这种方式，比较直观，建议使用这种方式。makexconfig：这是在XWindows图形界面下使用，也比较好用。不过它需要XWidnows的支持。第五页，共38页。2.2内核配置选项Linux内核配置选项很多，在这里就不一一介绍了，这里只说明我们需要用到的配置项，其它配置项使用缺省值即可。Eanbleloadablemodulesupport：该项必须选上，因为我们使用的是RAMDISK，其空间有限，所在，我们使用模块编译方式，当使用某个功能时，临时解压缩出来，使用完成后，再将其删除，这样可以节省磁盘空单。另外，象IDE这样的设备，在编译时不允许［＊］，只能以［M］方式编译。DeviceDrivers HIDDevices(HumanInterfacedevice) USBHumanInterfacedevice(fullHID)support：

我们要支持USB键盘和USB鼠标，所以这个选项目须［M］上。USBsupport EHCIHCD(USB2.0)support

支持USB设备（如：USB移动硬盘）。 OHCIHCDsupport

支持USB设备（如：USB移动硬盘）。 UHCIHCD(mostinterandVIA)support

支持USB键盘。 USBmassstoragesupport

我们要在系统运行期，动态MountUSB移动设备，该选项必须［M］上。 ATA/ATAPI/MFM/RLLsupport我们的ISO启动系统运行在PC机上，而大多数PC机使用的是IDE硬盘（一般服务器系统才使用SCSI硬盘设备），我们可以在启动系统中使用外部应用程序进行硬盘的操作。SCSIdevicesupport SCSIdevicesupport

在Linux系统中，USB移动磁盘被虚拟成SCSI设备，我们系统需要读到USB磁盘上的信息。所以该选项需要［M］上。 SCSIdisksupport SCSI磁盘设备支持，虽然我们系统中没有用到物理上的SCSI设备，但还是［M］上吧。 SCSIgenericsupport

通用的SCSI设备支持。第六页，共38页。2.3建立依赖关系这一步一个命令makedep就可以搞定。内核源码树中大多数文件都会与一些头文件有依赖关系，makedep期间会在内核源码树中每个子目录下面产生一个隐藏的.depend文件。此文件内包含子目录里面各文件所依赖的头文件清单。第七页，共38页。2.4编译内核makebzImageormakezImage。注意bzImage和在zImage都是经gzip算法压缩过的内核映像，所不同的是在zImage的大小无法超过500KB，而bzImage则没有这个限制，如果映象建立过程中有错误，一个就是你的内核配置不正确，还有一个可能就是需要makemrproper来消除上一次的编译记录，makemrproper之后内核源码相当于刚安装时候的状态。第八页，共38页。2.5建立并安装内核makemodules&makemodules_install。注意模块的默认安装位置是/lib/modules目录下，目录名即是你的内核版号，如果/lib/modules目录下有一个相同的内核版本号目录，如果很重要的话你最好把它备份，因为会被新的覆盖。至此内核以及相应的模块已经建立好了。第九页，共38页。3.制作根文件系统3.1根文件系统的基础结构3.2建立根文件系统3.3建立设备文件3.4制定应用程序3.5系统配置文件3.6初始化脚本第十页，共38页。3.1根文件系统的基础结构目录

内容bin必要的用户命令（二进制文件）boot引导加载程序使用的静态文件dev设备文件和其它特殊文件etc系统配置文件，包括启动文件home用户主目录lib必要的连接库，例如C连接库，内核模块mnt安装点，用于暂时安装文件系统opt附加的软件套件proc用来提供内核与进程信息的虚拟文件系统rootroot用户的主目录sbin必要的系统管理员命令（二进制文件）tmp暂时性的文件usr在第二层包括对大多数用户都有用的大量应用程序和文件（包括库文件）var监控程序和工具程序所存放的可变数据第十一页，共38页。3.2建立根文件系统(一)对于ISO启动盘上的linux来说，用户的权限问题并不复杂，我们只需要设置一个超级用户以及其它系统服务必要的帐户即可，由于相当于是单用户，因此home目录也可以不要，其它的目录在我看来都是必要的，下面我们开始建立根文件系统的基本结构。#cd/mnt/rootfs#mkdirbinsbindevetclibroottmpusrvarprocoptmnt#mkdirusr/{bin,sbin,lib,share}#mkdirvar/{lock,log,run,empty}第十二页，共38页。3.2建立根文件系统(二)一般二进制命令可以存放的目录包括bin，sbin，usr/bin,usr/sbin，它们有什么区别呢？二进制文件放在哪个目录，这与它在系统中所扮演的角色密切相关，如果这是普通用户和系统管理员必备的二进制文件（比如ls和mkdir等），就会放在bin目录下，如果只是系统管理员所具有的一些特权指令（普通用户使用这些指令有限制，如ifconfig），那么它应该放在sbin目录下，usr/bin目录下存放的是普通用户和管理员"不常用"的命令，而usr/sbin目录下是管理员"不常用"的命令。上面已经说过我们不需要区分普通用户和系统管理员（root），因此我们只需创建一个系统管理员帐号就可以了，但是这里为什么我们还要创建这四个目录呢？是因为我们用到busybox套件，下面说明安装定制应用程序的时候会讲到。下面我们把刚才建立的内核模块拷贝到lib目录下（注：以后我们所有的操作都是以/mnt/rootfs为根操作的）

#mkdirlib/modules#cp–dpR/lib/modules/2.4.20-8customlib/modules第十三页，共38页。3.3建立设备文件(一)依照unix的传统，在Linux系统中任何对象（包括设备）都可以视为文件，在Linux系统中所有的设备文件都放在dev目录下面，建立设备文件通常有两种方法，一个是直接把宿主机上面的拷贝过来（拷贝的时候需要加上dpR参数），另外一种方法就是自己手工用mknod创建（注意这两种方法都需要root权限）。

一般情况下我们都是使用第一种方法，但是这里面为了便于大家更深入的理解设备文件，我使用第二种方法来创建。首先来看如何使用mknod命令来创建特定的设备文件。

#cddev#mknod-m666nullc13

上面这条命令创建了null设备，-m参数指定所创建设备的基本权限，null是设备名称，c代表是字符设备，相应的块设备用b表示，1是主编号，3是次编号。第十四页，共38页。3.3建立设备文件(二)我们这里需要建立的dev条目如表格所示：文件名说明类型主编号次编号权限位mem物理内存存取字符设备11600console系统控制台字符设备51600urandom真随机数产生器字符设备18644nullnull（黑洞）设备字符设备13666zero以nullbyte（零值字节）为数据来源字符设备15666tty现行的tty设备字符设备50666tty0现行的虚拟控制台字符设备40600tty1第一个虚拟控制台字符设备41600ptyp0firstpseudo－ttymaster字符设备20666ttyp0firstBSDpseudo-ttyslave字符设备30666ram0第一块ram盘块设备10640hda主IDE硬盘（或者光盘）块设备30660hda1上述主盘的第一个分区块设备31660hdb从IDE硬盘（或者光盘）块设备364660hdb1上述从盘的第一个分区块设备365660sda第一块scsi盘的整个盘块设备80660sda1第一块scsi盘的第一个分区块设备81660sdb第二块scsi盘的整个盘块设备816660sdb1第二块scsi盘的第一个分区块设备816660fd0第一个软盘设备块设备20660第十五页，共38页。3.4制定应用程序这个是个大头，但是由于一般的发行版自带的应用程序都很庞大，而且应用程序依赖的动态链接库也大的出奇，所以就有人想出很多办法,其中busybox在这方面做的非常的好，目前busybox在嵌入式方面应用非常广泛，BusyBox真如其名，它把所有的应用程序集成在一个命令里面，目前BusyBox支持unix/linux命令集里面的大部分命令，包括基本的命令cp，cd，chmod，chown，date，cat，ar等，编辑工具vi，awk等，网络工具ifconfig，netstat，route，telnet，，，telnetd等，模块工具lsmod，insmod，rmmod，modprobe，压缩解压缩工具gzip，gunzip，tar，bzip，bunzip，zip，unzip等，查找工具find，grep，xargs，init工具init，poweroff，halt，reboot，帐号密码管理工具addgroup，delgroup，adduser，deluser，getty，login，shadow，进程相关工具free，kill，killall，top，ps等，其它的last，fdisk，dmesg，swapon，s等等都有，另外，BusyBox还提供几个shell，我们一般用ash，它和bash非常的相似。第十六页，共38页。3.4.1BusyBox配置首先到网上下载一个稳定的BusyBox版本，我用的版本是busybox-1.10.4,然后解压到工作目录下。busybox的配置方法和标准的linux内核的配置方法非常相似，我们只要切换到busybox的根目录下，使用makemenuconfig就会轻松定制出适合特定用途的一组应用程序。#makemenuconfig#make#makeinstall

注意busybox默认是安装到根目录下的_install文件文件夹。#cd_install#ls

你会发现bin目录下只有一个busybox二进制文件，其它的命令，bin，sbin以及usr/bin，usr/sbin目录下的都是指向busybox的链接文件。这么多命令一个应用程序就搞定了，我们看看busybox有多大：#du-kbin/busybox625第十七页，共38页。3.4.2安装BusyBox到根文件系统在busybox的根目录下编译好二进制程序之后运行：#makeinstallPREFIX=/mnt/roofsbusybox安装好之后，看看它依赖的动态链接库#lddbusyboxlibm.so.6=>/lib/tls/libm.so.6(0x40026000)libcrypt.so.1=>/lib/libcrypt.so.1(0x40048000)libc.so.6=>/lib/tls/libc.so.6(0x42000000)/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2(0x40000000)

#cd/mnt/rootfs#cdlib#cp–dpR/lib/libc-2.3.2.so./#cp–dpR/lib/libc.so.6./#cp–dpR/lib/libm*./#cp–dpR/lib/libcrypt-2.3.2.so./#cp–dpR/lib/libcrypt.so.1./#mkdirtls#ln–slibc-2.3.2.sotls/libc.so.6#ln–slibm-2.3.2.sotls/libm.so.6第十八页，共38页。3.4.3BusyBox的初始化除了基本的命令之外，BusyBox还支持init功能，如同其它的init一样，busybox的init也是完成系统的初始化工作，关机前的工作等等，我们知道在Linux的内核被载入之后，机器就把控制权转交给内核，linux的内核启动之后，做了一些工作，然后找到根文件系统里面的init程序，并执行它，BusyBox的init进程会依次进行以下工作：（参考<<构建嵌入式LINUX系统>>p201)为init设置信号处理过程初始化控制台剖析/etc/inittab文件执行系统初始化命令行，缺省情况下会使用/etc/init.d/rcS执行所有导致init暂停的inittab命令（动作类型：wait）执行所有仅执行一次的inittab（动作类型：once）

一旦完成以上工作，init进程便会循环执行以下进程：执行所有终止时必须重新启动的inittab命令(动作类型：once）执行所有终止时必须重新启动但启动前必须询问用户的inittab命令（动作类型：askfirst)第十九页，共38页。3.5系统配置文件3.5.1/etc/init.d/rcS文件3.5.2/etc/fstab文件3.5.3/etc/mtab文件3.5.4/etc/profile文件3.5.5/etc/ld.so.conf与/etc/ld.so.cache文件3.5.6/etc/passwd,/etc/shadow,/etc/group文件3.5.7/etc/services文件3.5.8/etc/nsswitch.conf文件3.5.9/etc/hosts,/etc/host.conf,/etc/resolv.conf文件3.5.10/etc/syslog.conf文件第二十页，共38页。3.5.1/etc/init.d/rcS文件配置文件一般放在/etc/目录下，init初始化命令行的文件是/etc/init.d/rcS，下面是我的rcS文件：#!/bin/sh/bin/mount-av/etc/init.d/rc.usb/etc/init.d/rc.idestart/bin/mount/dev/had/mnt/etc/init.d/rc.local#endmount-av挂载所有在/etc/fstab里面列出的文件系统；依次执行rc.usb（加载usb模块），rc.idestart（加载IDE驱动），rc.local(执行本地的一些服务）。第二十一页，共38页。3.5.2/etc/fstab文件上面使用mount命令的时候已经涉及到了fstab文件，下面是我的fstab文件：/dev/ram0 /

ext2 defaults 0 0Proc /

proc proc defaults

0 0关于fstab配置文件的语法可以manfstab第二十二页，共38页。3.5.3/etc/mtab文件这个文件里面的内容是动态变化的，当mount一个文件系统的时候，如果mount没有加上-n参数，那么安装信息就会写入mtab文件，df命令读取的就是这个文件。第二十三页，共38页。3.5.4/etc/profile文件这个文件是sh用的，当用户获得一个shell后，sh就会根据这个文件配置用户的登陆环境，下面是我的profile文件。echoecho-n"Processing/etc/profile..."

PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbinexportPATHecho"Done"echo其中PATH环境变量指定当用户键入一个命令时，sh寻找这个命令的路径。其它的export命令，alias命令不用说了吧，busybox里面的ash和bash非常相似，因此只要熟悉bash就会不成问题。第二十四页，共38页。3.5.5/etc/ld.so.conf与/etc/ld.so.cache文件这两个文件是与lib库有关的，它们用来指定应用程序寻找lib库的路径。我的ld.so.conf文件内容如下：/lib/usr/lib/usr/local/lib

ld.so.cache里面的内容是由是ldconfig命令生成的，ldconfig根据ld.so.conf配置文件生成ld.so.cache里面的内容,应用程序读取的是ld.so.cache文件，因此如果变动了ld.so.conf文件，需要运行一次ldconfig才能是新的配置生效，另外如果新加了lib库文件，也需要ldconfig。第二十五页，共38页。3.5.6/etc/passwd,/etc/shadow,/etc/group文件group里面存放的是用户组的信息，我的group文件内容如下：root:x:0:root:passwd里面存放的是用户的信息，我的passwd文件内容如下：root:x:0:0:root:/root:/bin/shUser:/var/sshd:x:74:74:piviledge-separatedSSH:/var/empty/sshd:/sbin/nologin注意，group和passwd里面的每一行都不是多余的。shadow文件是pam认证用到的密码存放文件第二十六页，共38页。3.5.7/etc/services文件网络应用程序用到的标准服务端口映射表，我的services文件如下：tcpmux 1/tcptcpmux 1/udp 20/tcpftp 21/tcpssh 22/tcpssh 22/udptelnet 23/tcpnameserver 42/tcpnamesyslog 514/udpauth 113/tcpauthenticationtapident因为我需要开启sshd，syslogd服务，同时会使用ftp，ssh，telnet应用程序。所以就会加上上面的东西，但是注意并不是所有的网络应用程序都会依赖与services文件，比如telnet，但是也许telnetd需要。第二十七页，共38页。3.5.8/etc/nsswitch.conf文件这个文件的作用很大，没有它很多程序都不能正常运行，关于它的具体作用还是用mannsswitch.conf看看吧。我的nsswitch.conf文件内容如下：passwd:filesshadow:filesgroup:fileshosts:filesdnsethers:filesnetmasks:filesnetworks:filesprotocols:filesservices:filesnetgroup:filespublickey:filesautomount:filesaliases:files注意hosts这一行一定要加上dns，不然即使有resolv.conf文件，域名也不能解析，注意nsswitch.conf是对应一组lib库的，这里我们用了files，dns，因此需要拷贝相应的lib库到/lib目录下.#cd/mnt/rootfs#cp-dpR/lib/libnss_files*./lib#cp-dpR/lib/libnss_dns*./lib第二十八页，共38页。3.5.9/etc/hosts,/etc/host.conf,/etc/resolv.conf文件我的hosts文件内容如下，不用说也应该清楚什么意思了，不清楚的manhosts。localhost:localdomainlocalhost

host.conf和resolv.conf是域名解析的时候用到的配置文件，其中resolv.conf里面是域名服务器的ip地址，host.conf里面放的是主机的查找规则。不了解的还是manhost.conf和manresolv.conf。我的host.conf与resolv.conf文件内容分别如下：host.conf：orderhosts,bind

resolv.conf：nameserver31第二十九页，共38页。3.5.10/etc/syslog.conf文件syslogd服务程序读取的配置文件。我的文件内容如下：#Logallkernelmessagestotheconsole.#Loggingmuchelsecluttersupthescreen.#kern.*/dev/console#Loganything(exceptmail)oflevelinfoorhigher.#Don'tlogprivateauthenticationmessages!*.info;mail.none;authpriv.none;cron.none/var/log/messages

#Theauthprivrestrictedaccess.authpriv.*/var/log/secure

#Savebootmessagesalsotoboot.loglocal7.*/var/log/boot.log第三十页，共38页。3.6初始化脚本3.6.1/etc/init.d/rc.usb文件3.6.2/etc/init.d/rc.ide文件3.6.3/etc/init.d/rc.local文件第三十一页，共38页。3.6.1/etc/init.d/rc.usb文件(一)加载usb驱动模块，当然如果你的内核是静态编译进usb模块的，那就没有必要在这里多此一举了。以节省ramdisk的存储空间，所以还是需要内核识别u盘，等系统启动之后再把需要的东西从u盘拷贝到ram里面。rc.usb内容如下：

#!/bin/sh##Thisscriptistoinitilizeusbcontrollerand##Thedrivermoduleusb-storage##Touseusbunderlinuxthemodulecore,scsi_mod##andsd_modareneeded,inthis##systemtheyarecompliedinkernel#/sbin/usbisthesmallscripttostartorstopusbsupport/sbin/usbstart#scriptrc.usbend这个脚本里面用到了/sbin/usb这个程序，其实并不是一个真正的程序，它是我写的一个加载和卸载usb模块的shell脚本。/sbin/usb脚本内容如下：第三十二页，共38页。3.6.1/etc/init.d/rc.usb文件(二)#!/bin/sh##Asimplestartupscripttostartusbforlinux#

case"$1"in start) /sbin/modprobeusbcore /sbin/modprobeusbhid /sbin/modprobeehci_hcd /sbin/modprobeuhci_hcd /sbin/modprobeohci_hcd /sbin/modprobeusb-storage ;;

stop) /sbin/rmmodusbcore /sbin/rmmodusbhid /sbin/rmmodehci_hcd /sbin/rmmoduhci_hcd /sbin/rmmodohci_hcd /sbin/rmmodusb-storage ;; *) echo"Usage:$0{start|stop}" exit1 esac#script/sbin/usbend第三十三页，共38页。3.6.2/etc/init.d/rc.ide文件加载IDE硬盘设备脚本，在LinuxKernel2.6.31中，IDE是以模块的方式编译的（即：无法［＊］），所以，必须外部加载后，才能驱动IDE硬盘设备。我的rc.ide脚本如下：

#!/bin/sh#Asimplestartupscripttostarti