定制 Ubuntu 18.04 UEFI 启动盘初探(1)

  工作中需要制作定制化的Ubuntu启动盘，之前有用 buildroot 做过，但是在安装工具方面还是没有Ubuntu灵活方便，所以还是准备基于Ubuntu来制作。

  网上的文章大部分是基于Ubuntu 安装盘来制作，server版本约1GB大小，desktop版本约需要1.9GB。它有以下优点和缺点，即修改目标。

优点：

• 使用 squash 文件系统，和initramrd相比，不需要全部加载进内存，对内存需求较低
• 有完整的启动脚本，很多改动需求只要修改这些脚本的配置参数就可以达成

缺点：

• 镜像太大无法满足频繁改动升级的需要
• 不需要安装功能，考虑剪除
• 不是所有应用都需要安装，考虑剪除
• 需要为不同项目灵活更换配套驱动及工具，需要另行安装
• 启动界面应按项目内容显示提示菜单

首先研究 boot/grub/grub.cfg中的启动参数，其中 boot=casper 将影响 init脚本中的 BOOT参数值。

menuentry "Try Ubuntu without installing" {
    set gfxpayload=keep
    linux    /casper/vmlinuz  file=/cdrom/preseed/ubuntu.seed boot=casper quiet splash ---
    initrd    /casper/initrd.lz

然后研究 casper/initrd.lz，它负责加载squash文件系统。注意“. /scripts/${BOOT}”会提供“mountroot()”函数。

. /scripts/local
. /scripts/nfs
. /scripts/${BOOT}
parse_numeric ${ROOT}
maybe_break mountroot
mount_top
mount_premount
mountroot

 以下是“mountroot()”函数及其注释，看得出来，大部分casper启动功能都在这里完成。

执行下面3个脚本，都可不予支持	run_scripts /scripts/casper-premount
10driver_updates 只有带启动参数 debian-installer/driver-update=* 才会真正执行（去找启动盘上的 /cdrom/ubuntu-drivers/$(uname -r)下的驱动更新）
20iso_scan 只有带启动参数 iso-scan/filename=* 才会真正执行
30custom_installation 只有带启动参数 debian-installer/custom-installation=* 才会真正执行
	if [ ! -z "${NETBOOT}" ]; then
如果网络引导，可不予支持，不过支持这个功能调试比较方便	if do_netmount ; then
	livefs_root="${mountpoint}"
	else
	panic "Unable to find a live file system on the network"
	fi
	else
本地引导	# Scan local devices for the image
	i=0
尝试60次，每次间隔1秒	while [ "$i" -lt 60 ]; do
》参考 find_livefs 的实现《	livefs_root=$(find_livefs $i)
搜索启动盘，优先搜启动参数live-media=*指定的设备， 如果没有指定或没能搜到，会在合适时机遍历所有设备搜索	if [ "${livefs_root}" ]; then
其中 /bin/fstype 查看磁盘文件格式的功能不错，值得注意	break
	fi
	sleep 1
	i="$(($i + 1))"
	done
	fi
	if [ -z "${livefs_root}" ]; then
	panic "Unable to find a medium containing a live file system"
	fi
如果启动参数指定 toram	if [ "${TORAM}" ]; then
则将文件系统加载在内存	live_dest="ram"
如果启动参数指定 todisk=*	elif [ "${TODISK}" ]; then
则将文件系统加载在磁盘	live_dest="${TODISK}"
	fi
	if [ "${live_dest}" ]; then
	log_begin_msg "Copying live_media to ${live_dest}"
》参考 copy_live_to 的实现《	copy_live_to "${livefs_root}" "${live_dest}"
	log_end_msg
	fi
挂载镜像到目录，会调用setup_unionfs()  会从/cdrom/casper/下匹配 "ext2" "squashfs" "dir" 后缀的文件或文件夹，并挂载	mount_images_in_directory "${livefs_root}" "${rootmnt}"
	# initialize the /var/crash directory in overlayfs so that inotify for
crash处理机制，并不理解实际工作机制。	# /var/crash works and update-notifier will notify of crashes
	touch /root/var/crash/crash.init
	rm /root/var/crash/crash.init
	log_end_msg
	# Allow to override USERNAME and HOST based on media information
从initrd的/etc/casper.conf提取到FLAVOUR变量	# make it skipable by setting FLAVOUR= in casper.conf
如果FLAVOUR为空，从启动盘的/.disk/info提取	if [ -f /cdrom/.disk/info ] && [ -z "$FLAVOUR" ]; then
它将影响 HOST，USERNAME，USERFULLNAME,BUILD_SYSTEM	FLAVOUR="$(cut -d' ' -f1 "/cdrom/.disk/info" 2>/dev/null | tr '[A-Z]' '[a-z]')" || FLAVOUR=
/etc/casper.conf里的值是	if [ -n "$FLAVOUR" ]; then
export USERNAME="ubuntu"	HOST=$FLAVOUR
export USERFULLNAME="Live session user"	USERNAME=$FLAVOUR
export HOST="ubuntu"	export HOST USERNAME
export BUILD_SYSTEM="Ubuntu"	sed -i "s,USERNAME=.*,USERNAME=\"$FLAVOUR\",g; s,HOST=.*,HOST=\"$FLAVOUR\",g" /etc/casper.conf
	fi
	fi
	# Apply command lines override of HOST, USERNAME and USERFULLNAME
如果命令行有传参设置， 则优先使用其设置 HOST，USERNAME，USERFULLNAME	[ -n "$CMD_HOST" ] && HOST=$CMD_HOST && export HOST
	[ -n "$CMD_USERNAME" ] && USERNAME=$CMD_USERNAME && export USERNAME
	[ -n "$CMD_USERFULLNAME" ] && USERFULLNAME=$CMD_USERFULLNAME && export USERFULLNAME
	if [ -n "$CMD_HOST" ] || [ -n "$CMD_USERNAME" ] || [ -n "$CMD_USERFULLNAME" ]; then
	sed -i "s,USERNAME=.*,USERNAME=\"$USERNAME\",g; s,USERFULLNAME=.*,USERFULLNAME=\"$USERFULLNAME\",g; s,HOST=.*,HOST=\"$HOST\",g" /etc/casper.conf
	fi
	# unionfs-fuse needs /dev to be bind-mounted for the duration of
	# casper-bottom; udev's init script will take care of things after that
如果是unionfs-fuse文件系统，	if [ "${UNIONFS}" = unionfs-fuse ]; then
用“mount -n -o bind ...”挂载/dev设备目录	mount -n -o bind /dev "${rootmnt}/dev"
	fi
	# Open up two fifo's fd's for debconf-communicate to use. Speeds up
	# the Casper process considerably.
	log_begin_msg "Creating debconf-communicate fifo mechanism"
用 fifo 加速casper过程	mkfifo /tmp/debconf-in.fifo
结束前这些fifo会被释放删除	mkfifo /tmp/debconf-out.fifo
	# Make the template database read-only, so that passthrough debconf
	# instances can write to it directly; otherwise templates are only
	# passed through when necessary.  Use temporary config databases as
	# well; we'll copy their contents back at the end.
	DEBCONF_TMPDIR="$(chroot /root mktemp -dt debconf.XXXXXX)"
	cp -a /root/var/cache/debconf/config.dat "/root$DEBCONF_TMPDIR/"
	cp -a /root/var/cache/debconf/passwords.dat "/root$DEBCONF_TMPDIR/"
	sed "s,^Filename: /var/cache/debconf/\(config\|passwords\).dat$,Filename: $DEBCONF_TMPDIR/\1.dat,; /^Name: templatedb/a\
	Readonly: true" /root/etc/debconf.conf >"/root$DEBCONF_TMPDIR/debconf.conf"
	DEBCONF_SYSTEMRC="$DEBCONF_TMPDIR/debconf.conf" chroot /root debconf-communicate -fnoninteractive casper > /tmp/debconf-out.fifo < /tmp/debconf-in.fifo &
	debconfpid="$!"
	if [ ! -p /tmp/debconf-in.fifo ] || [ ! -p /tmp/debconf-out.fifo ]; then
	log_warning_msg "failed to setup debconf-communicate channel"
	fi
	log_end_msg
	# Order matters!
	# These file descriptors must stay open until we're finished with
	# debconf-communicate.
	exec 4/tmp/debconf-in.fifo
	maybe_break casper-bottom
	[ "$quiet" != "y" ] && log_begin_msg "Running /scripts/casper-bottom"
》参考对应脚本《	run_scripts /scripts/casper-bottom
	[ "$quiet" != "y" ] && log_end_msg
	if [ "${UNIONFS}" = unionfs-fuse ]; then
	umount "${rootmnt}/dev"
	fi
	# Close the fd's associated with debconf-communicate.
	exec 3>&- 4<&-
	rm -f /tmp/debconf-in.fifo
	rm -f /tmp/debconf-out.fifo
	wait $debconfpid
	# Copy config database changes back to the master files.
	chroot /root debconf-copydb tmpdb config \
	--config=Name:tmpdb --config=Driver:File \
	--config="Filename:$DEBCONF_TMPDIR/config.dat"
	chroot /root debconf-copydb tmpdb passwords \
	--config=Name:tmpdb --config=Driver:File \
	--config="Filename:$DEBCONF_TMPDIR/passwords.dat"
	rm -rf "$DEBCONF_TMPDIR"
	exec 1>&6 6>&-
	exec 2>&7 7>&-
	kill "$tailpid"
	cp casper.log "${rootmnt}/var/log/"
	if [ -f /etc/casper.conf ]; then
	cp /etc/casper.conf "${rootmnt}/etc/"
	fi

要修改 casper/initrd.lz， 先了解怎么解压和重新打包

# 解压 initrd.lz

mkdir initrd-dir
cd initrd-dir
cp  ../initrd.lz initrd.lzma
unlzma -d initrd.lzma
cpio -id < initrd
rm  initrd

# 重新打包为 initrd2.lz
cd initrd-dir
find . | cpio --quiet --dereference -o -H newc > ../initrd2
cd ..
lzma -7 initrd2
mv initrd2.lzma  initrd2.lz

这样我们可以做一些改动，比如升级busybox。

/scripts/casper会解析启动参数 live-media-path，我们可以通过指定该值来改变 squashfs文件的搜索路径$LIVE_MEDIA_PATH。

            live-media-path=*)
                LIVE_MEDIA_PATH="${x#live-media-path=}"
                export LIVE_MEDIA_PATH
                echo "export LIVE_MEDIA_PATH=\"$LIVE_MEDIA_PATH\"" >> /etc/casper.conf ;;

 

下一节尝试 用cubic 工具定制启动盘，因为使用这个工具可以将注意力集中在配置软件上。