从零开始制作Linux

提到制作Linux，大家都能想到如雷贯耳、大名鼎鼎的Linux from scratch。但Linux from scratch的复杂性不是普通人能轻易掌握的，对于初学者来说，任何步骤出现不一致，会让初学者遇到挫拆，攻破LFS的信心越来越低。
本文教大家制作一个比LFS更简单的Linux系统，只有Grub、Linux kernel和最小的根文件系统initrd，原理和过程都非常简单。大家可以在这个基础的Linux之上，再增加其它的功能，逐步走向LFS。
制作Linux，首先该系统是放到磁盘上的，所以涉及启动引导操作系统的知识，我们使用著名的Grub引导程序来实现，Grub执行之后，由它来加载OS kernel和文件系统。 对于OS kernel，我们利用比较新版本的kernel代码来编译即可，而根文件系统，我们使用一个工具来生成最小的initrd。
整个制作过程，首先都有一个磁盘，这个磁盘可以是软盘，可以是USB，也可以是SSD磁盘或者HDD。但考虑到很多朋友身边没有这些东西，我们使用Qemu来试验，原理与直实硬件完全一样，唯一不同的是Qemu的磁盘可以用Host OS的文件来代替。
在制作过程中，难免会无法理解纷繁复杂的操作过程，到底为什么需要这样操作，这需要对计算启动过程的原理有些基本的认识。计算机是如何启动的，这个问题在网上可以搜到大量文章，可以参考阮一峰大牛写的《计算机是如何启动的？》，我将关键过程列在这里：

• BIOS阶段：计算上电后，系统从主板上的BIOS程序运行，检测系统，初始化运行环境
• 加载bootloader阶段：BIOS依次扫描硬盘，如果某个硬件的第一个扇区(512字节）的最后两字节为0x55和0xAA，则该硬盘为启动硬盘，该扇区为主引导记录（Master boot record，缩写为MBR），BIOS将该扇区加载到0x7C00内存处，然后跳到该地址开始执行bootloader
• Bootloader加载OS阶段：Bootloader开始执行，由于它只有512字节在内存，所以这512个字节的功能是将它剩下的代码从它后面的扇区（第2扇区，第3扇区，直到……第N扇区）加到到内存，Bootloader 代码完整加载到内存；然后bootloader读配置文件，然后从磁盘中加载kernel文件和根文件系统initrd到内存，最后跳到kernel开始执行OS
• OS kernel启动：OS kernel开始做系统初始化，将根文件系统initrd解压缩，加载到根文件，运行init进程
  

简化版本启动过程，BIOS是主机提供的，而Bootloader，OS kernel和initrd都需要制作安装。
本文使用Qemu来验证，所以需要Qemu模拟的硬盘（实际是Linux的一个磁盘文件），Qemu提供BIOS功能，所以只需要安装Bootloader， OS kernel和initrd，各组件选用如下表所示：
  组件  软件  版本  Bootloader  Grub  2.00  OS kernel  linux kernel  4.9  initrd  mkinitramfs  xx下面是制作过程是涉及软件的版本
  软件  版本  构建方式  Ubuntu  12.04  直接安装  grub-install  2.00~rc1  源码编译安装  qemu  2.10.0  源码编译安装  fdisk  2.20.1  直接安装  losetup  xxx  直接安装步骤1：创建64M大小的磁盘文件

使用dd命令，创建一个64M大小的文件，命令如下：

  dd if=/dev/zero of=disk.img bs=1M count=64

运行过程如图1所示：

图1：dd命令运行过程
步骤2：对磁盘分区，整个磁盘只建一个分区

使用fdisk命令对disk.img磁盘进行分区，使用n命令创建新的、主分区，该分区为整个磁盘大小，命令如下：

   fdisk disk.img

fdisk命令交互过程如图2所示：

图2：fdisk命令运行过程