制作最小linux内核(1)

    深入理解 Linux 2.6 的 initramfs 機制 (上) 一文提到了制作简易initramfs的过程;而另一篇文章使用udevadm(modinfo)查找linux下设备对应的驱动 则提到了匹配设备驱动的方法,本文对上面两篇文章做个总结----定制一个最小系统。环境为:vmware10+ubuntu14.04(kernel 3.13.0)+Scsi虚拟磁盘。目标是用这个定制的内核引导系统,并往屏幕上输出Hello initramfs。

1.首先需要定制的原料:linux内核源码kernel 3.13.0和ubuntu做的patch补丁:linux-lts-trusty_3.13.0-91.138~precise1.diff.gz。应用了补丁以后,就开始定制之旅。既然写了是定制,那必然需要移除不必要的内核模块。因此,我们第一步就是运行make allnoconfig创建一个最小配置的内核,再这个基础上一步步完善OS。

eugen@ubuntu:~$ cd Desktop/linux-3.13/
eugen@ubuntu:~/Desktop/linux-3.13$ make distclean
  ...
  CLEAN   .config .config.old .version include/generated/uapi/linux/version.h Module.symvers
eugen@ubuntu:~/Desktop/linux-3.13$ make allnoconfig
  ...
scripts/kconfig/conf --allnoconfig Kconfig
#
# configuration written to .config
#
执行了上述命令后,内核除了选中必选项外,其余都不选,够干净的了~

2.现在开始根据正在运行的OS来定制内核,这步需要配置处理器型号,还需要配置PCI总线,毕竟虚拟机里的设备还是要挂载在PCI总线上的

2.1.确定CPU型号:

eugen@ubuntu:~/Desktop/linux-3.13$ cat /proc/cpuinfo |grep "model name"
model name	: Intel(R) Celeron(R) CPU        E3500  @ 2.70GHz #赛扬处理器 见笑了
2.2配置内核支持的CPU型号,运行make menuconfig,依次选择"Processor type and features"-"Processor family",我的CPU是赛扬,只能选"Pentium-4/Celeron(P4-base)"项,大家按自己CPU的型号,选不同的选项。如果没有与实际型号吻合的,可以选与它接近的一项:

2.1.1

制作最小linux内核(1)_第1张图片

2.1.2

制作最小linux内核(1)_第2张图片

2.1.3

制作最小linux内核(1)_第3张图片

由于我的虚拟机被配置为单核单处理器,因此内核不需要支持SMP
2.2开始配置设备相关选项:

2.2.1.首先要启用内核动态加载/卸载模块的特性,依次勾选"Enable loadable module support"-"Module unloading":

制作最小linux内核(1)_第4张图片


2.3.开始配置磁盘驱动相关,这是最复杂的一步。定制错了后,OS引导后会报panic

2.3.1.首先确定磁盘驱动器信息,这需要用到/sys文件系统/udevadm工具和modinfo工具:

eugen@ubuntu:~$ ls /sys/class/block/
sda2/  sr1/
sda/   sda5/  
sda1/  sr0/   #系统中只有sda一块磁盘
eugen@ubuntu:~$ udevadm info -a -p /sys/class/block/sda

  looking at device '/devices/pci0000:00/0000:00:10.0/host32/target32:0:0/32:0:0:0/block/sda':
    KERNEL=="sda"
    SUBSYSTEM=="block"
    ...

  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:10.0/host32/target32:0:0/32:0:0:0':
    KERNELS=="32:0:0:0"
    SUBSYSTEMS=="scsi"
    DRIVERS=="sd"
    ...
  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:10.0/host32/target32:0:0':
    KERNELS=="target32:0:0"
    SUBSYSTEMS=="scsi"
    DRIVERS==""

  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:10.0/host32':
    KERNELS=="host32"
    SUBSYSTEMS=="scsi"
    DRIVERS==""

  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:10.0':
    KERNELS=="0000:00:10.0"
    SUBSYSTEMS=="pci"
    DRIVERS=="mptspi" #scsi磁盘驱动器用的模块是mptspi
    ...

  looking at parent device '/devices/pci0000:00':
    KERNELS=="pci0000:00" #scsi磁盘挂载在PCI总线上
    SUBSYSTEMS==""
    DRIVERS==""
根据以上信息,定制这个最小系统需要PCI/mptspi/scsi等驱动,这就需要modinfo来查看相应驱动信息:

eugen@ubuntu:~$ lsmod
Module                  Size  Used by
mptspi                 22158  2 
mptscsih               38998  1 mptspi
ahci                   25579  0 
mptbase                95810  2 mptspi,mptscsih
libahci                27082  1 ahci
eugen@ubuntu:~$ modinfo mptbase
filename:       /lib/modules/3.13.0-32-generic/kernel/drivers/message/fusion/mptbase.ko
version:        3.04.20
license:        GPL
description:    Fusion MPT base driver
...
eugen@ubuntu:~$ modinfo mptspi
filename:       /lib/modules/3.13.0-32-generic/kernel/drivers/message/fusion/mptspi.ko
version:        3.04.20
license:        GPL
description:    Fusion MPT SPI Host driver
...
eugen@ubuntu:~$ modinfo ahci
filename:       /lib/modules/3.13.0-32-generic/kernel/drivers/ata/ahci.ko
version:        3.0
license:        GPL
description:    AHCI SATA low-level driver
...
2.3.2.配置PCI总线驱动,依次选"Bus Option"-"Pci support":

制作最小linux内核(1)_第5张图片

制作最小linux内核(1)_第6张图片

2.3.3.前面看到我的磁盘是Scsi类型,因此需要配置Scsi,依次选"Device Drivers"-"Scsi device support"--"Scsi device support","Scsi disk support"
制作最小linux内核(1)_第7张图片



2.3.4.Scsi磁盘需要Sata控制器,这一步比较关键,要从不同厂商的控制器驱动中挑选出合适的驱动。根据前面udevadm的输出我的虚拟机,使用的是Fusion LSI磁盘驱动:依次选取1)"Device Driver"-"Serial ATA and Parallel ATA driver"-"AHCI SATA support";2)"Device Driver"-"Fusion MPT device support"-"Fusion MPT ScsiHost driver for SPI";

3)"Device Driver"-"Scsi device support"-"SCSI low-level drivers"-"LSI MPT Fusion SAS 2.0 Device Driver"

1).

制作最小linux内核(1)_第8张图片

制作最小linux内核(1)_第9张图片

2).

制作最小linux内核(1)_第10张图片

制作最小linux内核(1)_第11张图片

3).

制作最小linux内核(1)_第12张图片

制作最小linux内核(1)_第13张图片

3.设备驱动配置完毕,需要再配置内核支持的文件系统和ELF文件格式,同时配置内核支持initramfs

3.1.选取"File Systems"-"The Extend 4(ext4) filesystem"

3.2.选取"Executable file formats"-"kernel support for ELF binaries"

3.3.选取"General setup"-"Initial Ram filesystem and Ram disk"

制作最小linux内核(1)_第14张图片

完成这些以后,就可以编译内核并拷贝bzImage到/boot目录下:make all -j4&& sudo cp arch/x86/boot/bzImage /boot

4.制作initramfs.

上面的步骤仅仅完成了内核部分的制作,这还是不够的:我们还差个根文件系统。所以现在开始制作根文件系统。

先静态编译init.c用于往屏幕上输出Hello World!

$ cd initramfs
$ cat init.c
#include 
int main()
{
	printf("Hello World!\n");
	sleep(99999);
	return 0;
}
$ gcc -static -o init init.c
$ mkdir -p dev
$ sudo mknod dev/console c 5 1

恩,printf输出的目标是屏幕,因此我们还需要一个console设备节点,这个可以用mknod生成。最后是将initramfs/目录下的文件打包:

$find .|cpio -o -H newc|gzip -3 > ../initrd.img
$sudo cp ../initrd.img /boot
5.制作启动引导项,这个只要将/boot/grub/grub.cfg中的引导项复制一份照着修改即可:

制作最小linux内核(1)_第15张图片
6.重启系统,选择grub中设置的引导项,最终在屏幕上输出"Hello World":

制作最小linux内核(1)_第16张图片
制作最小linux内核(1)_第17张图片


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