大概20多年前, 在大学宿舍里, 跟一群同学买了一套Linux的光盘 (有可能是Red Hat或者是Mandrake, 后者已经不存在了), 那时候买Linux光盘不但送安装光盘, 还送源代码光盘. 我们几个同学在宿舍里没事, 就编译Linux的源代码, 编内核. 那时候的Linux内核还不是那么复杂, 但是机器差, 所以编译也很花时间. 编译好之后, 就可以启动自己编译的Linux内核了. 一晃20多年过去了, 内核版本从2.4到了6.x. 最近新年回来开始上班, 没什么事干. 想到那时候的事情, 想再回味一下. 不过编译个内核再替换掉有点太无聊了, 20年干的事情. 这次要玩就玩大的, 直接搞个跟Ubuntu, Debian, Red Hat, Fedora一样的发行版.
发行版跟内核比, 复杂多了. 你得有个安装程序, 有个包管理器, 有个软件仓库, 有个GUI, 有个桌面, 有个窗口管理器, 有个登录管理器, 有个网络管理器, 有个音频管理器, 有个电源管理器, 有个文件管理器, 有个文本编辑器, 有个终端模拟器, 有个浏览器, 有个邮件客户端, 有个音乐播放器, 有个视频播放器, 有个图片查看器, 有个PDF阅读器, 有个打印机管理器, 有个截图工具, 有个录屏工具, 有个截屏工具, 有个系统监控工具, 有个系统设置工具, 有个系统日志工具, 有个系统更新工具, 有个系统备份工具, 有个系统还原工具...... 但是核心的东西其实就三块:
- Boot loader
- Kernel
- 用户态程序
把这三个弄齐了, 你就可以号称有发行版了. 所以我们现在开始吧, 所有操作都是在一台Ubuntu 22.04的虚拟机上完成的.
1. install prerequisite
apt install build-essential flex libncurses5-dev bc libelf-dev bison libssl-dev
这些包待会编译的时候都用得到.
2. build the source
内核编译反倒比较简单, 且这20年几乎没变过. 不过源代码可以直接互联网上check out了, 不用从光盘拷贝了.
git clone --depth=1 https://github.com/torvalds/linux.git
make menuconfig
make -j 32
我这台虚拟机有32个vCPU, 所以启动32个并行进程编译. 一般来说, 你的CPU有多少个核, 就启动多少个并行进程. 不得不说, 计算机的发展还是可以看得见的, 基本上10几分钟就编译完了. 我基本上是默认设置, 就是禁用了两个配置
root@jason-builder:/data/linux# ./scripts/config --disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS
root@jason-builder:/data/linux# ./scripts/config --disable SYSTEM_REVOCATION_KEYS
3. build busybox
有了内核, 还要有用户态程序, 一般来说就是shell, 我选了busybox, 因为它的功能很全, 而且体积很小. 你可以把它当成一个超级shell, 里面有很多命令. 以前嵌入式Linux都用它. 我就改了一个配置, 把它编译成了静态链接的可执行文件, 这样就不用担心依赖问题了.
git clone --depth=1 https://git.busybox.net/busybox/
make -j 32
mkdir /data/boot/initramfs
make CONFIG_PREFIX=/data/boot/initramfs install
cd /data/boot/initramfs
vi init # add shebang
chmod +x init
rm linuxrc
/data/boot/initramfs# find | cpio -o -H newc > ../init.cpio
4. boot loader
最后, 你得有个引导程序来启动你的内核. 当年我们的引导程序是LILO, 现在基本已经挂了, 都用GRUB. 我们自己的发行版用不到那么高大上, 用最简单的引导程序syslinux就可以了.
apt install syslinux
dd if=/dev/zero of=boot bs=1M count=50
mkfs.fat boot
syslinux boot
mkdir m
mount boot m
cp bzImage init.cpio ./m/
umount m
这样启动的话, 会失败, 需要手工输入内核和initramfs的路径. 为了方便, 我们可以用syslinux的配置文件来启动. syslinux.cfg的内容如下:
DEFAULT linux
LABEL linux
KERNEL bzImage
APPEND initrd=init.cpio
5. boot
启动的话, 必须要用个有图形界面的虚拟机, 用VMWare, VirtualBox都可以. 用qemu也行. 我就用的是macos上的QEMU. 直接输入指令:
qemu-system-x86_64 boot
然后系统就会跳出图形界面, 然后你就可以看到你自己的Linux启动了.
可以看到, 是最新的内核. 也可以运行一些简单的命令跟shell脚本. 但是网络是没有的, 所以没法ssh进去. 好了, 这基本上就是发行版的第一步了. 一些Raspberry Pi的发行版就是这么做的. 但是这样的发行版太简单了, 你连个网络都没有, 包管理器都没有, 你连个软件都装不上. 没人会用.