独辟蹊径网络安装系列之Redhat衍生版重构初探

GNU/Linux开源，这个意义实在是非常的广泛，目前在distrowatch上表现活跃的300个发行版代表了GNU/Linux的主流，然而细心的Linux爱好者会发现CentOS-based distribution designed 、based on Slackware Linux、a distribution built from source software packages for Red Hat Enterprise Linux、a user-friendly Ubuntu-based distribution、an Debian-based distribution等关键词汇，目前大多数的发行版基本上都是源于Redhat、Debian/Ubuntu， Suse， Slackware等版本的衍生态，而构建Based Distribution的目的有很多，不乏有技术交流、功能完善、以及管理、更新Bug软件包等需求，同样这些Based Distribution也为Linux爱好者构建自己的Linux发行版本提供了很好的参照。本文作为独辟蹊径的系列文章，将带领大家初探基于Cenotos 5.2的Linux发行版构建方式，为进一步深入研究提供一个基础。
　　要实现基于Centos的Linux发行版本的构建，首先需要了解一下Linux启动过程以及Linux启动文件相关的了解，同时要对Linux发行版本的光盘结构以及软件包的结构进行了解分析。从主机加电到系统服务加载运行，Linux的启动（Linux安装的过程雷同）大致需要经历如下的过程：

第一阶段：
加载bios的硬件信息，并获取第一个启动的设备的代号；读取第一个启动设备的mbr的引导加载程序（lilo或grub）的启动信息；加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并且尝试驱动所有硬件设备；

分析此阶段是很有价值的，即便是Linux系统的安装也需要加载内核并解压内核、加载各类外设的驱动信息，构建一个最小化的Linux的文件系统以执行第二阶段的进程。

第二阶段：
核心执行init程序并获取运行信息；init执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件；启动核心的外挂模块（/etc/modprobe.conf)；init执行运行的各个批处理文件（Scripts）；init执行/etc/rc.d/rc.local文件；执行/bin/login程序，等待用户登陆；登陆之后开始以shell控制主机。

　　通俗的一个说法，Linux的光盘安装就是在第一阶段由stage2.img 构建产生的最小化的Linux文件系统之上运行anaconda之类的安装程序，完成Linux系统的安装过程。在Linux安装过程中第二阶段就是运行anaconda并配合系统安装预设选项完成对系统安装。
　　构建Base Centos Distribution的Linux发行版可以简单分为两种方式，第一种是通过结合Kickstart安装预配置文件对Centos系统安装的软件包并结合Kickstart的post及pre的脚本对安装的系统进行初始化的配置；第二种方式是通过添加修改stage2.img所生成的Linux文件系统达到定制内核、在安装过程添加定义的向导信息等。第一种方式实现便捷、Kickstart有X界面工具操作也相对简单，如要略去光盘中不安装不需要的软件包，并添加第三方的rpm或者tar.gz源码包，就需要深入研究repodata中的comps.xml的基于yum的软件包依赖关系的定义，并能够有基本的shell脚本的累加能力，将要安装的软件包及设置通过脚本实现。相对第二种方式的不足之处就是还是使用Centos的系统并没有对内核或其他参数做明确的发布调整，故此第二种方式就深入修改stage2.img及anaconda相关的配置实现，以达到发布独立有别于Base Centos Distribution的Linux版本。
　　基于Cenotos的Linux发行版的目的是为了在系统中能够快速，正确地建立Linux系统环境。实现的方式以分析Centos的安装光盘为起点，在掌握对应的技巧方法，同时建立相应的测试环境。
　　以centos 5.2的DVD介质为例，光盘中包含的主要与定制相关的目录如下：

isolinux目录存放光盘启动时的安装界面信息

repodata目录是与RPM包安装相关的依赖信息

images目录包括了必要启动映像文件

CentOS目录存放安装软件包信息

.discinfo文件是安装介质的识别信息，此文件不可缺少。

　　下面将重点剖析一下images与isolinux的目录中的文件及其作用，相对Centos与repodata的目录在深度定制时的意义要大得多。
images文件夹包含了引导启动的映像文件，主要的为boot.iso文件其中包含信息如下：

|----vmlinuz Linux内核 
|----ldlinux.sys 引导Linux的系统文件 
|----syslinux.cfg Linux内核引导参数配置文件 
|----initrd.img 内存虚拟文件系统映像文件 
|----*.msg文件 引导时的各种提示信息文件 
其中，initrd.img为Linux ext2文件系统，构成如下： 

initrd.img 
|----/bin 
|----/dev 
|----/etc 
|----/module 
|----/sbin ------ loader 
安装程序装载器 
|----/tmp 
|----/var 
可执行文件/sbin/loader的任务是判断安装介质的有效性，并从中执行安装程序。

　　在系统启动时被执行后在内存建立起了Linux内核,并根据配置文件syslinux.cfg装载虚拟文件系统，形成了完整的Linux 系统，为后续的工作提供了必要的操作系统环境。可以通过如下命令查看boot.iso中的文件：

#mount -o loop boot.iso /mnt
#cd /mnt
## tree
.
|-- TRANS.TBL
`-- isolinux
|-- TRANS.TBL
|-- boot.cat
|-- boot.msg
|-- general.msg
|-- initrd.img
|-- isolinux.bin
|-- isolinux.cfg
|-- memtest
|-- options.msg
|-- param.msg
|-- rescue.msg
|-- splash.lss
`-- vmlinuz

images文件夹的stage2.img 是当安装介质为CD-ROM时的安装程序映像文件。

这里主要讨论stage2.img的内容 
stage2.img        
　　|----/etc
        |----/modules
        |----/proc
        |----/usr----/bin----anaconda        
安装程序主执行文件
        |
        |------/lib-----/anaconda                
安装程序脚本文件目录
　　　　 |          |----/installclasses        
        |          |----/iw
        |          |----/texttw                
         |          |----*.py
        |
        |------/share---/anaconda                
安装程序资源文件目录
         |         |----/help
        |                   |----/pixmaps 
安装引导图形资源目录，包括安装过程中使用到的所有位图，图标，可以通过GMIP等工具修改

　　stage2.img映像文件中的主要部分是安装程序anaconda，它的主执行体是/usr/bin下的anaconda，由其调用的大量例程分布在/usr/lib/anaconda下，而安装过程中要用到的资源文件分布在/usr/share/anaconda下。可以通过执行如下命令具体查看stage2.img中的内容：

#mount -o loop -t squashfs stage2.img /mnt
#cd /mnt
#ls
etc lib modules proc usr var

顺带说一下anaconda安装程序，主要用Python语言写成，它是一种解释性的，面向对象的脚本语言，在其源码目录中有很多py的文件就是。要全面完成基于Centos的Linux发行版，使用和学习shell、Python是很有必要的，

anaconda
　　|-------------------/bootdisk 
启动盘目录
　　|-------------------/docs 
文档目录
　　|-------------------/help 
安装过程帮助系统目录
　　|-------------------/installclasses 
安装类型分类目录，常由四个文件workstation.py , server.py , laptop.py和custom.py来描述workstation(工作站)安装类型,server(服务器)安装类型,laptop(膝上型电脑)安装类型和custom(自定义)安装类型。
　　|-------------------/iw 
安装各步骤响应目录，子目录中各文件定义了在图形界面安装状态时各步骤对Next和Prev的响应函数。 
　　|-------------------/loader 
安装程序装载器目录
　　|-------------------/pixmap 
图形资源目录，包括安装过程中使用到的所有位图，图标。
　　|-------------------/utils 
安装程序实用工具目录
　　|-------------------*.py 
各Python脚本文件 

图：基于Centos的Linux发行版构建流程
　　通过上面的内容分析，接下俩具体定制一个基于Centos的Linux发行版本的实践过程，并通过脚本安装openvpn。
一、导入Centos yum源的验证密码信息，并安装必要的软件包

#rpm --import /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY*
#yum -y install anaconda anaconda-runtime 
#yum -y install createrepo

二、将Centos DVD光盘镜像文件复制到硬盘Centos5制作目录中

#mkdir /CentOS5
#mount -o loop /home/CentOS-5.2-i386-bin-DVD.iso /mnt
#cp -ar /mnt/* . 操作结束需要检查.discinfo是否复制
#tar -cf - .|(cd /CentOS5; tar -xvpf -)

三、依据完整的安装日志 /root/install.log记录的软件包信息，结合shell脚本将rpm软件包复制到构建目录CentOS中，通过createrepo 生成comps.xml。
根据目标主机的install.log文件生成package.list软件包清单

#cat install.log | grep Installing | sed 's/Installing //g' > packages.list

建立RPM目录，临时存放复制需要rpm软件包，

#mkdir /RPM

cprpm.sh脚本清单

cat cprpm.sh

#!/bin/bash
DEBUG=0
DVD_CD=/mnt
ALL_RPMS_DIR=/mnt/CentOS
DVD_RPMS_DIR=/RPM
packages_list=/root/packages.list
number_of_packages=`cat $packages_list | wc -l`
i=1
while [ $i -le $number_of_packages ] ; do
line=`head -n $i $packages_list | tail -n -1`
name=`echo $line | awk '{print $1}'`
version=`echo $line | awk '{print $3}' | cut -f 2 -d :`
if [ $DEBUG -eq "1" ] ; then
echo $i: $line
echo $name
echo $version
fi
if [ $DEBUG -eq "1" ] ; then
ls $ALL_RPMS_DIR/$name-$version*
if [ $? -ne 0 ] ; then
echo "cp $ALL_RPMS_DIR/$name-$version* "
fi
else
echo "cp $ALL_RPMS_DIR/$name-$version* $DVD_RPMS_DIR/"
cp $ALL_RPMS_DIR/$name-$version* $DVD_RPMS_DIR/
# in case the copy failed
if [ $? -ne 0 ] ; then
echo "cp $ALL_RPMS_DIR/$name-$version* "
cp $ALL_RPMS_DIR/$name* $DVD_RPMS_DIR/
fi
fi
i=`expr $i + 1`
done

执行脚本将目标系统必要的rpm复制到/Centos5/CentOS目录

#rm -rf /CentOS5/CentOS
#cp -a /myRPM/* /CentOS5/CentOS

返回到/CentOS5 目录下，执行createrepo程序生成repodata下的comps.xml文件 

#cd /CentOS5
#createrepo -g repodata/comps.xml .

四、使用Kickstart，创建一个包含自动应答信息的典型的安装配置脚本。结合使用Kickstart文件中的%post安装后的脚本，可以通过默认的shell脚本语法实现文件的下载、软件包的编译等工作，进一步达到发布定制的需求。
建立Kickstart文件并命名为ks1483.cfg

# Kickstart file automatically generated by anaconda.

install
cdrom
lang en_US.UTF-8
keyboard us
network --device eth0 --bootproto static --ip 172.16.1.148 --netmask 255.255.0.0 --gateway 172.16.1.9 --nameserver 172.16.1.9 --hostname trs.lvs.local
reboot
rootpw --iscrypted $1$t5sWRB7u$MJAcDD0IBMivcTMP65YBC.
firewall --enabled --port=22:tcp
authconfig --enableshadow --enablemd5
selinux --enforcing
timezone --utc Asia/Shanghai
bootloader --location=mbr --driveorder=sda
# The following is the partition information you requested
# Note that any partitions you deleted are not expressed
# here so unless you clear all partitions first, this is
# not guaranteed to work
zerombr yes
clearpart --all --drives=sda
part /boot --fstype ext3 --size=100 --ondisk=sda
part pv.2 --size=0 --grow --ondisk=sda
volgroup VolGroup00 --pesize=32768 pv.2
logvol swap --fstype swap --name=LogVol01 --vgname=VolGroup00 --size=1000 --grow --maxsize=1984
logvol / --fstype ext3 --name=LogVol00 --vgname=VolGroup00 --size=1024 --grow

%packages
@editors
@text-internet
@core
@base
@development-libs
@development-tools
device-mapper-multipath
-sysreport
%post
mount /dev/cdrom /mnt
cp -rf /mnt/lvsheat /usr/local/src
cd /usr/local/src/lvsheat
tar zxvf lzo-2.03.tar.gz -C /usr/src
cd /usr/src/lzo-2.03
./configure && make && make install
cd -
tar zxvf openvpn-2.0.9.tar.gz -C /usr/src
cd /usr/src/openvpn-2.0.9
./configure && make && make install

将光盘中的lvsheat目录中的openvpn编译需要的软件包通过脚本复制到系统的/usr/local/src/lvsheat目录并解压编译对应的源码包，完成对openvpn的编译安装操作。
将ks1483.cfg添加进入到isolinux.cfg，已实现定制的Kickstart脚本能够被正确的执行。

cat isolinux.cfg
default auto
prompt 1
timeout 600
display boot.msg
F1 boot.msg
F2 options.msg
F3 general.msg
F4 param.msg
F5 rescue.msg
label linux
kernel vmlinuz
append initrd=initrd.img
label text
kernel vmlinuz
append initrd=initrd.img text
label auto
kernel vmlinuz
append ks=cdrom:/isolinux/ks1483.cfg initrd=initrd.img
label ks
kernel vmlinuz
append ks initrd=initrd.img
label local
localboot 1
label memtest86
kernel memtest
append -

五、制作生成ISO文件

#cd /CentOS5/
#mkisofs -R -J -T -r -l -d -allow-multidot -allow-leading-dots -no-bak -o ../home/CentOS.iso -b isolinux/isolinux.bin -c isolinux/boot.cat -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table . 

扩展方式：
1、关于修改anaconda中的资源如定义安装界面的方式
安装yum install squashfs-tools 

anaconda资源修改：
加载anaconda文件 
#mkdir /mnt/anaconda
#mount -o loop -t squashfs stage2.img /mnt/anaconda
然后进入到/mnt/anaconda中修改定制具体的文件。
打包anaconda文件
#mkfs.cramfs /mnt/anaconda stage2.img
或者执行
#mksquashfs /mnt/anaconda /tmp/stage2.img.new -all-root -no-fragments

图：简单定制的安装过程背景图
2、定制开机启动界面方式
启动画面用的是一种比较奇怪的格式lss16，它限制图片使用16种颜色，除去前景和背景色只能有14种颜色。我们需要ppmtolss16 giftopnm等程序，系统一般默认都安装了。
一般用gimp生成一个index模式的gif图形，颜色限制为14, 然后通过如下的办法进行转:
安装yum -y install syslinux 
giftopnm < splash.gif | ppmtolss16 > splash.lss
如果要编辑一个lss文件先用lsstoppm转成ppm格式，然后用gimp进行编辑.
另外你还需要修改isolinux/boot.msg文件如下

^L
^Xsplash.lss

-  Babel Com Australia Fedora Core Linux installer.

-  Use the function keys listed below for more information.

^O02[F1-Main] [F2-Options] [F3-General] [F4-Kernel] [F5-Rescue]^O07

图：简单修改的开机启动画面
六、测试制作的安装光盘，通VMware、XEN、VirtualBox虚拟机测试如果没有出现问题，在PC上就可以顺利的安装。

图：安装后的目录信息
后记：本文讨论的是一个实现Base Centos Linux发行版的实现方法，同时再次提醒奔放是基于Centos 5.2的实现方式。也欢迎爱好Linux发行版实现探究的朋友一起来交流。