BabyLinux制作过程详解

BabyLinux制作过程详解

作者:GuCuiwen email:[e-mail]

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一,什么是BabyLinux
二,为什么要做这样一个linux
三,什么人适合读这篇文档
四,应该具备的知识 
五,linux系统引导过程简介
六,编译内核
七,编译busybox
八,制作根文件系统
九,制作ramdisk映象文件
十,内核与busybox的整合
十一,安装测试和内容调整
十二,babylinux中的BUG
十三,接下来要做的事情
十四,参考文献

一,什么是BabyLinux

BabyLinux不是一个完整的发行版,他是利用原有的一套完整的linux系统的内核原代码和编译工具,利用busybox内建的强大功能,在一张软盘上做的一个很小的linux系统.他具备一个linux系统的基本特征,支持linux系统最常用的一百多个命令,支持多种文件系统,支持网络等等,你可以把他当做一张linux起动盘和修复盘来用,你也可以把他当做一个静态路由的路由器软件,当然,你也可以把他当做一个linux玩具,向你的朋友炫耀linux可以做的多么小.我把他叫做BabyLinux因为他很小巧,小的很可爱,像一个刚刚出生的小baby.

二,为什么要作这样一个linux

先说说我一开始的想法,当我一开始接触linux的时候,看到书上说,linux通常安装只需要60M左右的空间,但是我发现装在我硬盘上的Redhat 6.0确要占据好几百M的空间.为什么我的linux这么大呢? 后来我发现,装在我机器上的那么多东西只有不到30%是我平时常用的,还有30%是我极少用到的,另外的40%基本上是不用的.于是,我和大多数初学者一样,开始抱怨,为什么linux不能做的精简一点呢?于是,我萌发了自己裁减系统的想法.可惜那个时候我还没有听说过有LFS和Debain.等到我积累了足够的linux知识后,我开始制作这样一个小系统.
制作这样一个小系统最大的意义在于,你可以通过制作系统了解linux的启动过程,学会ramdisk的使用,让你在短时间内学到更多的linux知识.当然,你会得到很大的乐趣.这个项目只是做一个具有基本特征的linux系统,如果你想自己做一个具有完整功能的linux,请阅读Linux From Scratch (LFS)文档.

三,什么人适合读这篇文档

如果你是一个linux爱好者,并且很想了解linux的启动过程和系统的基本结构,而且是一个喜欢动手研究小玩意的人,那么这个文档可以满足你的需求.如果你仅仅是用linux来做一些普通的日常工作,而不在乎你的linux到底怎么工作,那么这份文档也许不太适合你.另外,如果你是linux爱好者,但是目前还是一个刚刚入门的newbi,我建议你先把linux命令学好.不过我想我会尽可能的把这份文档写详细一些,如果你有足够的毅力,或许一个newbi也能成功做一个babylinux.或者,你遇到一件很不巧的事情,比如你的老婆来例假了,你的这个周末就泡汤了,那么阅读这篇文档并做一个linux小玩具可以打发你的时间.

四,应该具备的知识

在做一个babylinux之前,你应当已经会应用linux最常用的命令.并且至少有一次成功编译并安装系统内核的经历,会通过编译源代码来安装软件.如果你具备了这些条件,那么做这样一个小系统会很顺利,如果你还没有掌握这些知识,你可能会遇到一些困难.但是只要有毅力,也可以成功.你不需要具备编程的知识,因为我的目标是:让具有中等以上linux水平的爱好者可以通过阅读文档轻松完成这个项目.关于一张软盘上的linux还有一个很著名的linux叫LOAP (Linux On A 
Floppy) 但是他是由比较专业的人员需要编写很多程序完成的.而且没有关于他制作过程的文档.

五,linux系统引导过程简介

首先,主板的BIOS会读取硬盘的主引导记录(MBR),MBR中存放的是一段很小的程序,他的功能是从硬盘读取操作系统核心文件并运行,因为这个小程序太小了,因此通常这个小程序不具备直接引导系统内核的能力,他先去引导另一个稍微大一点的小程序,再由这个大一点的小程序去引导系统内核.在linux系统中这样的小程序有LILO和GRUB.在这个项目中,我决定用LILO来做系统引导程序.在软盘上启动linux系统的过程和在硬盘上启动的过程相似.

Linux系统内核被引导程序装入内核并运行后,linux内核会检测系统中的各种硬件.并做好各种硬件的初始化工作,使他们在系统正式运行后能正常工作.之后内核做的最后一个工作是运行 
/sbin下的init程序,init是英文单词initialization(初始化)的简称,init程序的工作是读取/etc/inittab文件中描述的指令,对系统的各种软硬件环境做最初化设定.最后运行mingetty等待用户输入用户名登录系统.所有的工作就这么简单,虽然linux启动的时候有很多内容,看上去十分高深,但是都不过是对这个过程的扩充.明白了这个道理,你可以写一些脚本程序让他在系统启动的特定时间运行完成任务.事实上系统内核并不关心/sbin下的init是不是真的init,只要是放在/sbin下名叫init的可执行程序他都可以执行.可以做以下实验:

编写一个非常简单的C程序:

main()
{
printf(“hello,world!\n”);
}

保存后以init.c保存他,并用gcc编译.
#gcc –-static -o init init.c
这里的--static 参数告诉gcc把这个程序静态联接,这样这个程序不倚赖任何库就能运行.把编译好的init程序拷贝到/sbin下,备份好原来的那个.重新启动系统最后系统的输出结果是: hello,world!
然后停在那里.做这个实验以前先确定你知道如何把系统恢复到原来的状态,有一个简单的方法,在内核启动前给他加上init=参数,比如你原先的init被你改成了init.bak 只要在启动的时候给内核加上init=/sbin/init.bak就可以用原来的init程序启动系统.
做完以上实验,就明白了内核和init程序之间的关系.此外,init程序不一定是一个二进制可执行程序,他可以是一个bash脚本,一个指向另一个程序的联接,他的位置也并不一定要在/sbin下,只要在启动内核时,给内核加上init参数就能被运行,比如,开始时给内核加上init=/bin/bash参数,内核在最后一步就直接运行bash给出提示符,不用登录系统就可以输入命令了.其功能类似单用户模式启动系统. /sbin/init 程序只是内核默认运行的第一个程序.

六,编译一个linux系统内核

1,编译前的规划和准备

在编译内核前,请先确定你的需求,把你的需求罗列成一张详细的表格.你需要让内核支持什么硬件,支持多少种分区类型和文件系统,支持哪些网卡,支持哪些网络协议.等等.请尽可能详细的罗列这些内容,但是你也不要太贪心,因为你所有能利用的空间只有1440K,如果你编译出一个大于1440K或很接近这个数字的内核,你的这个项目就不能完成了,你已经没有空间再放ramdisk映象文件,除非你原意再多出一张软盘,做一个两张软盘的小linux系统.对于声卡驱动之类,我劝你还是放弃吧,因为一个声卡驱动也许只让你的内核增大了十多K,但是你有了一个声卡驱动就务必要有一个播放器吧,否则声卡驱动就没有意义,可一个播放器的大小可不是一张软盘可以装得下的.在我先前制作的babylinux内核有900多K,其中,文件系统部分站了大部分,因为我的目标是把他做成一个系统修复盘.因此我在内核中编译7种文件系统的支持,每减少一个文件系统就可以减小几十甚至200多K的内核大小.越是复杂,越是安全的文件系统,其支持模块也越大,比如在linux下FAT模块只有32K,VFAT只有17K,但是ext3的模块就有86K,JFS达到216K,reiserfs模块是224K,可以想像,编译一个支持7个文件系统的900多K的内核,文件系统部分就占了600K以上的空间,所以如果某一个文件系统是你根本不用的,那么还是不要编译进内核把,这样至少可以省下100多K的空间.对于其他的驱动,比如网卡,通常大小只有8,9K,最大的也不过10多K,因此可以把常用的网卡芯片的驱动都编译进去.另外如果你想让你的babylinux支持U盘,那么scsi的驱动模块也是不可小看的,他通常要接近150K,因为U盘是被当做scsi设备来驱动的.另外你还需要让你的内核支持即插即用,这些都是不小的空间开销,我的建议是你放弃一两个你不用的文件系统.总之,你最后编译出来的内核大小最好不要超过900K,否则你在busybox里只能编译进去很少的命令.

在我编译的busybox中,我编译进去120多个命令,基本上把busybox支持的命令都包括进去了.加上小系统所必需的文件系统目录,/dev下的设备文件,以及/etc下几个必需的配置文件,做成ramdisk压缩后的大小是440多K, 加上900K左右的内核刚好可以放入一张1440K软盘,请注意,你应该留下至少50K的空间,因为我们要在软盘上创建一个ext2文件系统,而文件系统本生需要占据大概25K的磁盘空间.另外lilo的引导文件boot.b的大小是5.7K,还有装上lilo后自动产生的map文件也要10多K的空间,map文件的具体大小由内核安装的实际大小决定,通常不会超过30K.
综上所述,请遵循下面的公式:

内核大小+文件系统压缩印象文件+50K <= 1440K

另外一点需要说明的是:以上所罗列的文件系统模块大小是察看我现在使用的Redhat 9 的
/lib/modules下的模块文件得到的,实际编译进内核大小会小一点,因为我们用make bzImage
在内核源代码目录树下生成的内核是经过压缩过的.

如果你对以上说的内容不太明白也没有关系,我会在下面的内容中做详细的说明.

2,必需编译进内核的内容

首先,我们制作的这个小系统是基于一张软盘的,因此,你的内核必需支持软盘.另外对IDE硬盘和cdrom的支持也是不可少的,否则做出来的babylinux就没有实用价值,因为他不能访问硬盘和光盘上的内容这样的linux虽然可以做的更小,但是制造一个完全没有用的东西是浪费时间.其他的包括framebuffer等,如果你需要支持在字符界面下以高分辨率显示,以看到更多的屏幕内容,那么就必需把framebuffer支持编译进内核,此外在高分辨率下使用的8x8字体也必需编译进去.否则即使你给内核传递了vga= 参数,内核会因为没有可用的小字体而自动转跳到低分辨率模式下,这是以前困扰我好几天想不明白的事情,后来通过反复试验才明白原来是缺少字体的文体.这里我先大致提一下需要注意的事情.在下一小节具体编译时,我会继续就某些细节问题说明.

3,关于内核的版本

我是在Redhat 9 linux系统下打造的babylinux小系统.使用的是Redhat 9 自带的2.4.20版的内核.
为什么我不用最新的2.6的内核?
一开始我也企图用最新的内核,但是通过试验我发现,在用最新的2.6.9内核的情况下,我编译一个all-no的(即所有内容都选N,不支持任何硬件,只有一个最基本的内核)最小化内核就要460K左右,如果我在这个基础上再加入几种文件系统和必要的驱动,那么内核的大小就不能装下一张1440K
的软盘,而我用2.4.20的内核编译一个最小化的内核只需要217K,的大小.如果优化了gcc参数他还能再小些.这样我就立即省下了200多K的空间,在平时,200多K的内容微不足道,但是在babylinux里,这个数目是整个空间的 1/7,相当于一个reiserfs文件系统模块的大小.当然,我也尝试了2.2以及更老的内核,但是他们缺少我需要的东西,因此最后权衡下来用2.4的内核是比较合理的.如果你用的是2.6内核的FC系统,那么最好还是去下载一个2.4版的内核, 有各个时期的内核可以下载.

4, 内核的配置

如果你对linux内核的配置和编译已经很熟悉了,请跳过这一段,直接看busybox的编译.

以root身份登录系统
进入/usr/src/linux目录
[root@gucuiwen root]# cd /usr/src/linux
如果你下载了一个2.4版本的内核,为了避免麻烦,请将他拷贝到/usr/src下,然后接压缩,再做一个指向他的名为linux的链接.虽然这并不是必需的,但是根据我以往的经验,如果我把linux源代码放在其他目录下解开并编译,偶然会有一些莫名其妙的小问题发生.

#cp linux-2.4.20.bz2 /usr/src/
#cd /usr/src
#tar xfvj linux-2.4.20.bz2
如果是tar.gz格式,可以这样解开
#tar xfvz linux-2.4.20.tar.gz
为了方便,做一个到目录linux-2.4.20的连接:
#ln -s linux-2.4.20 linux
进入linux源代码目录:
#cd linux
清理源代码树:
#make mrproper
运行配置程序:
#make xconfig

code maturity level options
先选择N,当我们配置好常规的东西,要加入framebuffer支持时再将这一项选择Y,因为在2.4.20中,framebuffer支持尚属于实验性代码.如果不在code maturity level options选择为Y,将不能配置framebuffer.

Loadable module support
选择N,为了简化系统的制作,我在这个项目中不选择可加载内核模块的支持.

processor type and features

processor family 中选择你需要的CPU类型,如果你想让老至386,新到P4的CPU都能运行babaylinux那么请选择386CPU,否则请按自己的实际情况选择.

其他选项都选择N.这些在babylinux中都是不需要的.

General setup
networking support 选择Y 
PCI support 选择Y 除非你不用PCI设备,不过一般人都是需要的,因为现在网卡大部分是PCI的.

System V ipc 选择Y
systrl support选择Y
kernel support for ELF 选择Y
其余内容都可以选择N,如果有特殊需求,比如的网卡是ISA的,那么请将相应的内容选上.但是不能贪心,时刻牢记,我们能利用的空间只有 1440K ,内核的大小绝不能超过 900K,任何不必要的东西都应该从内核中去除.

memory technology devices (MTD)
Parallel port support
Plug and Play configuration
以上三个大项中的所有内容选择N

block devices

Normal floppy disk support
Loopback device support 
RAM disk support 
initial RAM disk (initrd) support 
Per partition statics in /proc/partitions

以上几项选择Y,其余全部选择N.

这里的选项比较重要,我想重点说明一下.对于软盘的支持,那是不必说的,那是必备的.
loopback device 即回环设备,我们平时用命令

#mount -o loop somecd.ISO /mnt/cdrom 

挂装光盘映象文件,或者其他文件系统映象文件时就用到了内核中的loopback 模块,如果没有编译进这个模块,你将不能用上面的命令挂装光盘映象和文件系统映象.
个人认为这个功能是非常重要的,所以编译了进去.

RAM disk support 即内存磁盘(比较贴切的说法是虚拟磁盘,即拨出一部分内存当做磁盘用).这是制作babylinux项目中的核心内容,由于一张软盘的空间有限,babylinux的根文件系统是用gzip压缩法高度压缩的,在运行时,将解压缩后的文件拷贝到一个RAM disk运行,所以在运行时,你在根文件系统上的所有操作实际上是在内存上进行的.但是在形式上和在真正的磁盘上运行一样.只不过放在RAM disk上的所有内容会在系统关机后全部消失.
不仅在运行babylinux时用到ramdisk,我们在制作压缩的根文件系统时也要用到ramdisk,学习ramdisk的使用是做一个babylinux的重要目的之一. 在linux中,还支持另外一种虚拟磁盘,叫做shm,
(shared memory),这种虚拟磁盘机制比ramdisk更加先进,ramdisk的大小是固定的,由编译内核时候的default ram disk size 决定.默认为4096K(4M),也可以在内核装载前加上ramdisk_size=参数来决定他的大小,但是系统一旦启动,ramdisk的大小是不能改变的,而shm的大小却动态的改变.默认情况下为物理内存的一半,当系统需要更多内存的时,他就自动缩小.系统内存富余时,他自动增大,这样可以充分灵活的利用内存空间,shm通常用来作为系统的磁盘高速缓存,存放系统运行中的临时文件等.redaht 的linux在默认情况下都有shm的支持,可以用mount和df察看他的挂装点和大小,如下命令:

[root@gucuiwen linux]# mount
/dev/hda1 on / type ext3 (rw)
none on /proc type proc (rw)
usbdevfs on /proc/bus/usb type usbdevfs (rw)
none on /dev/pts type devpts (rw,gid=5,mode=620)
/dev/hda6 on /home type ext3 (rw)
/dev/hda5 on /oracle type ext3 (rw)
none on /dev/shm type tmpfs (rw)
/dev/hda7 on /var type ext3 (rw)

[root@gucuiwen linux]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/hda1 2.9G 2.7G 26M 100% /
/dev/hda6 3.8G 1.8G 1.8G 50% /home
/dev/hda5 5.7G 677M 4.8G 13% /oracle
none 125M 0 125M 0% /dev/shm
/dev/hda7 711M 91M 584M 14% /var

虽然shm有这么多的优点,我还是选择了ramdisk,因为ramdisk可以很方便地在系统启动的时候加载,而shm却没那么容易,下面就来讲一下关于内核启动时加载ramdisk映象的相关内容.

initial RAM disk (initrd) support
即初始化ramdisk支持,这个选项让内核有能力在内核加载阶段就能装入RAMDISK,并运行其中的内容,否则只能在系统运行阶段用ramdisk ,我们平时在编译了一个新内核后,如果你的根文件系统用的是ext3,而你没有把ext3编译进内核,而只作为一个模块编译了,那么就需要用mkinitrd命令做一个initrd (initializtion ramdisk),这个ramdisk里放了ext3的模块,这样内核在加载根文件系统前就能正确识别ext3文件系统.否则,内核加载的最后一步就会出现kernel panic cant not find init .... 的错误.

在babylinux项目中,这个选项是必需的,这里的作用是把解压的根文件系统映象装入ramdisk.

Per partition statics in /proc/partitions
这个选项不是必需的,但是我发现如果我不把这个功能编译进内核,那么当我在挂装文件系统的时候会有些小问题,比如我不能以简写的挂装命令来挂装文件系统.我不确定到底是不是这个选项的关系,但是把这个选项编译进内核只增大一点点内核空间,所以为了避免麻烦,我把他编译了进去.

Multi-device support (RAID and LVM)
Cryptography support (CryptoAPI)
这两个大项全部选择N,因为在个人用PC上,及少牵涉到这两项,如果你真的有RAID设备或者LVM,那么就自己摸索着配置一下吧.

Networking options 

这一大项中,只需要把下列项目编译进内核:
Packet socket :mmapped IO
TCP/IP networking

对于IP:advanced router这项,如果你想重点把babylinux用做静态路由软件,那么把这项编译进去,而对于network packet filtering (replaces ipchains)这一项,没有必要编译进去了,因为busybox没有提供iptables工具来设置包过滤防火墙.同样,unix domain sockets这项也不必选择,只有运行X的情况下才需要选这项.

Telephony Support 选择N

ATA/IDE/MFM/RLL support 
选择Y,然后下面的'IDE,ATA and ATAPI Block Devices'按钮就被激活

下面几项请选择Y,其余都可以是N.
Enhanced IDE/MFM/RLL disk/cdrom/tape/floppy support
Include IDE/ATA-2 DISK support
Auto-Geometry Resizing support
Include IDE/ATA CDROM support

如果你的内核要运行在一台很老的pentium或486上,请把CMD640 chipset bugfix/support编译进去,因为那时候主板的CMD640 IDE控制芯片大多有莫名其妙的BUG,把这项编译进去会修复这个bug.

下面几个大项:
SCSI support
Fusion MPT device support
IEEE 1394(FireWire) support
I2O device support
全部选择N,这里可能有你想要的好东西,比如1394接口驱动,但是在babylinux上意义不大,而且我们的空间只有1440K.

下面一个大项:
Network device support 
选择Y,这样就可以支持网卡了,其余都选择N.然后点Ethernet(10 or 100 Mbit)按钮选择你需要的网卡驱动,你可以把最常见的几种Reltek8139,NE2000,3COM等网卡编译进内核.虽然网卡的驱动通常都很小,但是不要太贪心,选2~3个就足够了,否则你的内核就会一下子多出几十K.在我先前编译的babylinux内核中,我把via-rhine网卡编译了进去,是因为我打造babylinux的机器上只有一块那个芯片的网卡.

如果你发现你需要的网卡是灰色的,不能点,那么先确定他上一级的选项已经点了,比如你想选NE2000的网卡,就必需先选择ELSA,VLB,PCI and on board controllers.如果还不能点,那么请确定是否已经把PCI的支持选项选上了,(在Geneal setup)里.没有PCI的支持,PCI的网卡将不能选.

可能你是个有钱人,在自己的PC上用千兆网卡,那么请在千兆网卡那一栏选择.

接下来几个大项:
Amateur Radio support
IrDA (infrared) support
ISDN subsystem
Old CD-ROM drivers (not SCSI,not IDE)
Input core support
全部选择N.

接下来的Charcter devices是很重要的一项,他和Bloack devices一样重要,我将重点讲述.
除了Virtual terminal和Support for console on terminal两项,其他全选N.

Virtual terminal 即虚拟终端,这是一般linux必备选项.否则你的linux启动后,在屏幕看不到任何东西.另外还负责键盘输入信息等等.只有在某些嵌入式linux应用场合才会不要这个选项,因为这些linux通常都不用操作.

Support for console on terminal 
在虚拟终端上的控制台.他支持在终端上各种信息的输出,这也是必备的.

接下来的几个大项:
Multimedia devices 
Crypto Hardware support
全部选择N.

再接下来的那部分File sytems可是重头戏喔.
这部分不用我太罗嗦了吧,自己需要支持什么就选什么.
但是其中有三个是你必需选的:
/proc file system support 缺了他,很多命令和软件就不能运行.
Second extended fs support BabyLinux的基本文件系统.
ISO 9660 CDROM filesytem support 除非你不想用光盘.
另外,诸如磁盘限额(Quota support),Reiserfs的DEBUG模式(Enable reiserfs debug mode)
等就不用编译进去了.这些东西意义不大,确要无端的增大内核大小.请牢记一点:编译出来的内核大小不要超过900K.

Tip:是不是看的很累啊,我写得更累,别急,内核配置部分马上要好了.

最后一个Console drivers
这是支持linux在字符模式下高分辨率显示的内核模块.前面三个全部选择Y,
Frame-buffer support按钮是灰色的不能选,别急,回到第一个大选项:
Code maturity level options 选择Y,就可以激活这个按钮了.

下面几个选项需要选择Y:
Support for framebuffer devices 
VESA VGA graphics console
你也可以选择其他的显卡驱动,比如nVidia的,但是VESA和VGA是通用性最好的,只要不是几十年前的黑白显卡(我只听说过,没见过),都兼容VESA和VGA,因此,为了制作好的BabyLinux的通用性,请选择这个驱动.

Support only 8 pixels wide fonts
这个一定要选,否当你给内核传递vga=788参数,让linux在字符界面下高分辨率显示的时候,系统会因为找不到合适的小字体而返回到低分辨率模式.

好了!所有内核的配置工作到这里就全部完成了,剩下的几个大项全部选N就行了.
保存后退出,配置程序会自动生成一个隐藏的配置文件.config

下面是我配置好的.config文件内容.如果你懒的自己去配置,那么直接把这个.config拷贝到你的源代码目录下就能直接用了.(已经去掉了#开头的注释行)
CONFIG_X86=y
CONFIG_UID16=y
CONFIG_EXPERIMENTAL=y
CONFIG_M586=y
CONFIG_X86_WP_WORKS_OK=y
CONFIG_X86_INVLPG=y
CONFIG_X86_CMPXCHG=y
CONFIG_X86_XADD=y
CONFIG_X86_BSWAP=y
CONFIG_X86_POPAD_OK=y
CONFIG_RWSEM_XCHGADD_ALGORITHM=y
CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT=5
CONFIG_X86_USE_STRING_486=y
CONFIG_X86_ALIGNMENT_16=y
CONFIG_X86_PPRO_FENCE=y
CONFIG_NOHIGHMEM=y
CONFIG_NET=y
CONFIG_PCI=y
CONFIG_PCI_GODIRECT=y
CONFIG_PCI_DIRECT=y
CONFIG_SYSVIPC=y
CONFIG_SYSCTL=y
CONFIG_KCORE_ELF=y
CONFIG_BINFMT_ELF=y
CONFIG_BLK_DEV_FD=y
CONFIG_BLK_DEV_LOOP=y
CONFIG_BLK_DEV_RAM=y
CONFIG_BLK_DEV_RAM_SIZE=4096
CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y
CONFIG_PACKET=y
CONFIG_INET=y
CONFIG_IP_MULTICAST=y
CONFIG_IDE=y
CONFIG_BLK_DEV_IDE=y
CONFIG_BLK_DEV_IDEDISK=y
CONFIG_IDEDISK_MULTI_MODE=y
CONFIG_BLK_DEV_IDECD=y
CONFIG_BLK_DEV_IDE_MODES=y
CONFIG_NETDEVICES=y
CONFIG_NET_ETHERNET=y
CONFIG_INPUT_MOUSEDEV_SCREEN_X=1024
CONFIG_INPUT_MOUSEDEV_SCREEN_Y=768
CONFIG_VT=y
CONFIG_VT_CONSOLE=y
CONFIG_REISERFS_FS=y
CONFIG_EXT3_FS=y
CONFIG_JBD=y
CONFIG_FAT_FS=y
CONFIG_VFAT_FS=y
CONFIG_RAMFS=y
CONFIG_ISO9660_FS=y
CONFIG_JFS_FS=y
CONFIG_NTFS_FS=y
CONFIG_PROC_FS=y
CONFIG_EXT2_FS=y
CONFIG_MSDOS_PARTITION=y
CONFIG_NLS=y
CONFIG_NLS_DEFAULT="iso8859-1"
CONFIG_VGA_CONSOLE=y
CONFIG_VIDEO_SELECT=y
CONFIG_VIDEO_IGNORE_BAD_MODE=y
CONFIG_FB=y
CONFIG_DUMMY_CONSOLE=y
CONFIG_FB_VESA=y
CONFIG_VIDEO_SELECT=y
CONFIG_FBCON_CFB8=y
CONFIG_FBCON_CFB16=y
CONFIG_FBCON_CFB24=y
CONFIG_FBCON_CFB32=y
CONFIG_FBCON_FONTWIDTH8_ONLY=y
CONFIG_FONT_8x8=y
CONFIG_FONT_8x16=y

5,编译内核
#make dep
#make bzImage

下面是最后编译结果:
Boot sector 512 bytes.
Setup is 4733 bytes.
System is 845 kB
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-2.4.20-8/arch/i386/boot'

我用上面的配置得到了一个845k的内核.
编译好的内核放在/usr/src/linux-2.4.20-8/arch/i386/boot下.将他拷贝在一个安全的地方备用.

建立一个专放babylinux材料的目录
#mkdir /babylinux
建立一个做babylinux根文件系统的目录
#mkdir /babylinux/rootfs
备份内核
#cp /usr/src/linux-2.4.20-8/arch/i386/boot/bzImage /babylinux/

七,编译busybox

1,busybox简介

busybox是一个集成了一百多个最常用linux命令和工具的软件,他甚至还集成了一个http服务器和一个telnet服务器,而所有这一切功能却只有区区1M左右的大小.我们平时用的那些linux命令就好比是分力式的电子元件,而busybox就好比是一个集成电路,把常用的工具和命令集成压缩在一个可执行文件里,功能基本不变,而大小却小很多倍,在嵌入式linux应用中,busybox有非常广的应用,另外,大多数linux发行版的安装程序中都有busybox的身影,安装linux的时候案ctrl+alt+F2就能得到一个控制台,而这个控制台中的所有命令都是指向busybox的链接.
Busybox的小身材大作用的特性,给制作一张软盘的linux带来了及大方便.

2,busybox的用法

可以这样用busybox
#busybox ls
他的功能就相当运行ls命令
最常用的用法是建立指向busybox的链接,不同的链接名完成不同的功能.
#ln -s busybox ls
#ln -s busybox rm
#ln -s busybox mkdir

然后分别运行这三个链接:
#./ls
#./rm
#./mkdir

就可以分别完成了ls rm 和mkdir命令的功能.虽然他们都指向同一个可执行程序busybox
但是只要链接名不同,完成的功能就不同,busybox就是这么的神奇.
很多linux网站都提供busybox的源代码下载.目前版本是busybox1.0正式版.

3,配置busybox

busybox的配置程序和linux内核菜单配置方式简直一模一样.熟悉用make menuconfig方式配置linux内核的朋友很容易上手.

#cp busybox-1.00.tar.gz /babylinux
#cd /babylinux
#tar xvfz busybox-1.00.tar.gz
#cd busybox-1.00
#make menuconfig

下面是需要编译进busybox的功能选项,其他的可以根据需要自选,但是同样不要太贪心.
General Configuration应该选的选项
Show verbose applet usage messages
Runtime SUID/SGID configuration via /etc/busybox.conf 

Build Options
Build BusyBox as a static binary (no shared libs) 
这个选项是一定要选择的,这样才能把busybox编译成静态链接的可执行文件,运行时才独立于其他函数库.否则必需要其他库文件才能运行,在单一个linux内核不能使他正常工作.

Installation Options
Don't use /usr
这个选项也一定要选,否则make install 后busybox将安装在原系统的/usr下,这将覆盖掉系统原有的命令.选择这个选项后,make install后会在busybox目录下生成一个叫_install的目录,里面有busybox和指向他的链接.

其他选项都是一些linux基本命令选项,自己需要哪些命令就编译进去,一般用默认的就可以了.

配置好后退出并保存.

4,编译并安装busybox

#make
#make install

编译好后在busybox目录下生成子目录_install,里面的内容:
drwxr-xr-x 2 root root 4096 11月 24 15:28 bin
lrwxrwxrwx 1 root root 11 11月 24 15:28 linuxrc -> bin/busybox
drwxr-xr-x 2 root root 4096 11月 24 15:28 sbin
其中可执行文件busybox在bin目录下,其他的都是指向他的符号链接.
我编译出来的busybox可执行文件是935K,加上符号链接,整个_install目录是952K.加上845K的内核不是已经超过1440K了吗?别担心,我们将对整个根文件系统做大幅度的压缩.


八,制作根文件系统

1,基本目录结构

#cd /babylinux/rootfs
#mkdir etc usr var tmp proc home root dev
其中etc,proc和dev是一定要建的,bin和sbin不用建,因为busybox中已经有了.
其他的可以象征性的建几个就可以了.

拷贝busybox
#cp -R /babylinux/busybox-1.00/_install/* /babylinux/rootfs/

2,建立设备文件名

#cd /babylinux/rootfs/dev
你可以用mknod手工建立,也可以直接从原系统的/dev目录下拷贝过来.

手工建立的方法:
#ls -l /dev/console
crw------- 1 root root 5, 1 11月 30 09:02 /dev/console
这样就查看到了console设备的主设备号是5,辅设备号是1,是一个标记为C的字符设备.
于是,我们可以用mknod建立一个同样的设备文件:

#mknod console c 5 1

但是手工方法建立太麻烦了,通常直接从/dev下把需要的设备文件拷贝过来.
这些设备文件是特殊文件,在拷贝时一定要加上-R参数才能拷贝.

#cp -R /dev/console ./
#cp -R /dev/null ./
#cp -R /dev/zero ./
...

以下是我认为需要的设备名:
cdrom fd0 hda14 hda4 hdb11 hdb19 hdc hdc16 hdc6 hdd13 hdd3 loop2 ram2
console fd0H1440 hda15 hda5 hdb12 hdb2 hdc1 hdc17 hdc7 hdd14 hdd4 loop3 tty0
fb hda hda16 hda6 hdb13 hdb3 hdc10 hdc18 hdc8 hdd15 hdd5 loop4 tty1
fb0 hda1 hda17 hda7 hdb14 hdb4 hdc11 hdc19 hdd hdd16 hdd6 loop5 tty2
fb1 hda10 hda18 hda8 hdb15 hdb5 hdc12 hdc2 hdd1 hdd17 hdd7 null tty3
fb2 hda11 hda19 hdb hdb16 hdb6 hdc13 hdc3 hdd10 hdd18 hdd8 ram tty4
fb3 hda12 hda2 hdb1 hdb17 hdb7 hdc14 hdc4 hdd11 hdd19 initctl ram0 tty5
fb4 hda13 hda3 hdb10 hdb18 hdb8 hdc15 hdc5 hdd12 hdd2 loop1 ram1 zero

其中,fd0,hda,ram,ram1,tty1,null,zero,loop1,fb0,fb等是必备的.
其它的hda,hda1,hdb等可以根据实际需要决定.但是上表中的选择是比较合理的,即能满足大部分的需要,有没有不用的设备浪费空间.注意,千万不要把/dev下的设备全拷贝过来,那将产生大约420K的/dev目录,这对babylinux来说太大了.

3,建立etc目录下的配置文件

busybox.conf group inittab motd passwd resolv.conf shadow-
fstab init.d issue mtab profile shadow

其中init.d是一个目录,从busybox-1.00源代码目录下拷贝过来.

#cp -R /babylinux/busybox-1.00/examples/bootflopyp/etc/init.d /babylinux/rootfs/etc/

busybox.conf是一个空文件.
其他文件的内容如下:

fstab
/dev/fd0 / ext2 defaults 0 0
none /proc proc defaults 0 0
/dev/cdrom /mnt/cdrom udf,iso9660 noauto,owner,kudzu,ro 0 0
/dev/fd0 /mnt/floppy auto noauto,owner,kudzu 0 0
group
root:x:0:root
inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS

::askfirst:/bin/sh
tty2::respawn:/bin/getty 38400 tty2
tty3::respawn:/bin/getty 38400 tty3
tty4::respawn:/bin/getty 38400 tty4

# Stuff to do when restarting the init process
::restart:/bin/init

# Stuff to do before rebooting
::ctrlaltdel:/bin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/bin/swapoff -a

issue
Baby Linux release 0.1

motd

mtab

passwd
root::0:0:root:/root:/bin/ash
profile
# /etc/profile: system-wide .profile file for the Bourne shells

echo
echo
export PS1="[\u@\h \w]\$"
echo "Done"
alias ll='ls -l'
alias du='du -h'
alias df='df -h'
alias rm='rm -i'
echo

resolv.conf
nameserver 202.96.209.5
nameserver 202.96.209.6
shadow
root:$1$$adltAB9Sr/MSKqylIvSJT/:12705:0:99999:7:::
shadow-
root:$1$DWU.tenP$B7ANiXoGoiZMwJR6Ih8810:12705:0:99999:7:::
其中有很多是从原系统的/etc下拷贝过来修改的,如果你是一个具有中等以上水平的linux爱好者,那么应该一看就明白了,当然,你也可以根据自己的需要修改这些文件.其中最重要的是fstab和inittab,busybox内建的init程序用到的inittab文件的语法和一般的不一样,不能直接把原系统/etc下inittab文件拷贝过来.可以把busybox-1.00目录下的示例文件拷贝过来修改用.具体请看busybox的文档.busybox的init也可以不用inittab.但是在我制作babylinux过程中有一个非常奇怪的bug.所有/sbin下的busybox链接在做成压缩的根文件系统,解压后都不能正常运行,显示找不到该命令.只有当我在/bin下做这些链接时才能运行.具体原因还不太清除,所以你需要做下面的工作:

#cd /babylinux/rootfs/sbin
#ls
chroot getty ifconfig losetup pivot_root reboot swapoff sysctl
fdisk halt init mkswap poweroff route swapon telnetd
查看到sbin下有上述链接

转到bin下
#cd /babylinux/rootfs/bin
重新做这些链接:
#ln -s busybox chroot
#ln -s busybox getty
#ln -s busybox ifconfig
...


然后把sbin下的链接删除,以节省空间
#rm -rf /babylinux/rootfs/sbin/*

再把原先inittab中所有的sbin改成bin

init.d下的文件:
rcS
请确保这个文件是可执行的,否则请改成可执行的:
#chmod u+x rcS

rcS的内容:
#! /bin/sh
mount -o remount,rw /

/bin/mount -a
>/etc/mtab
echo 
echo
echo
echo
echo -en "\t\tWelcom to \\033[0;32mBabyLinux\\033[0;39m\n"
echo -en "\\033[0;36m\n"
echo
echo -en "++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\t\t\n"
echo -en "+ This is a tiny linux system based on a floppy.It contains \t\t\n"
echo -en "+ more than 100 basic Linux commands and tools.The kernel of \t\t\n"
echo -en "+ this tiny system support all kinds of normal filesystems. \t\t\n"
echo -en "+ linux ext2,ext3,jfs,reiserfs and windows fat,vfat,ntfs[readonly]\t\t\n"
echo -en "+ is supported! So it is a powerful small system you can use it \t\t\n"
echo -en "+ as a linux and windows rescue disk.Beside this,the kernel also\t\t\n"
echo -en "+ contains the drivers of Reltek8139,NE2000,via-rhine ethernet\t\t\n"
echo -en "+ adpater. you can configure the IPaddress and netmask with tools\t\t\n"
echo -en "+ 'ifconfig' and config the default gateway with command 'route'. \t\t\n"
echo -en "+ Is there anything else? Haha,this is a telnet server build-in\t\t\n"
echo -en "+ you can type 'telnetd' to startd it and thus your friends can\t\t\n"
echo -en "+ logon to your system to help you solve the problem.\t\t\n"
echo -en "+ \\033[0;32mAll these great features are powered by BusyBox 1.0\\033[0;36m\t\t\n"
echo -en "+ This is a free system tool developed by GuCuiwen.\t\t\n"
echo -en "+ RUN YOUR OWN RISK of using it ! if you have any problem please\t\t\n"
echo -en "+ mailto :  Enjoy!!\t\t\n"
echo -en "++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\t\t\n"
echo -en "\\033[0;39m\n"
hostname BabyLinux
可以自己作相应的修改.
以上是babylinux根文件系统的所有内容,他的总大小应该在1M左右.
[root@gucuiwen baby]# du -hs
1.1M .

九,制作ramdisk映象文件


babylinux根文件系统所有东西都放在/babylinux/rootfs下,我们将利用ramdisk把这些内容做成ramdisk映象文件并压缩他.

以下主要是ramdisk的用法,看完以下内容,你应当学会ramdisk的使用.

[root@gucuiwen babylinux]# dd if=/dev/zero of=/dev/ram1
dd: 正在写入 ‘/dev/ram1’: 设备上没有空间
读入了 8193+0 个块
输出了 8192+0 个块

zero是一个特殊的设备,表示全部为0的字符块.上面这条命令的意思是把系统的第一个ramdisk用全部为0的数据填充,因为ramdisk默认大小为4M,因此当读满8192个块(每块512字节)后,显示'设备上没空间'.这很正常,/dev/ram1已经被填充满了.
如果指定块的大小:

[root@gucuiwen babylinux]# dd if=/dev/zero of=/dev/ram1 bs=1M count=4
读入了 4+0 个块
输出了 4+0 个块

不会有错误提示,这里演示了dd的一般用法,接下来还要频繁用到dd命令.

在/dev下有很多ramdisk设备,ram1,ram2,ram3....
一般用第一个就可以了.

填充后,ram1就有可空间,可以在这个空间上创见一个文件系统:
[root@gucuiwen babylinux]# mkfs.ext2 -m0 /dev/ram1
mke2fs 1.32 (09-Nov-2002)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
1024 inodes, 4096 blocks
0 blocks (0.00%) reserved for the super user
First data block=1
1 block group
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
1024 inodes per group

Writing inode tables: done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 37 mounts or
180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.

将ram1挂装到文件系统中:
先建立一个挂装点:
#mkdir /mnt/ram
挂上ram1:
#mount /dev/ram1 /mnt/ram
将先前做好的babylinux根文件系统拷贝到ram1上.
#cp -R /babylinux/rootfs/* /mnt/ram

做完以上几步,你应就白了ramdisk设备的含义,他是和hda1,hdb1,一样的块设备,用mount挂到文件系统下后就可以访问,往里放东西,但是所有的东西在内存上.关机将丢失所有东西.

拷贝好babylinux根文件系统后卸载ram1:
#umount /dev/ram1
这时,虽然不能通过/mnt/ram这个挂装点访问ram1中的内容了,但是他却切切实实得在内存中存在.




再用dd把这个ram1以映象方式取出来:

[root@gucuiwen babylinux]# dd if=/dev/ram1 of=/babylinux/ramdisk.img
读入了 8192+0 个块
输出了 8192+0 个块

验证一下取出来的内容:
[root@gucuiwen babylinux]# file ramdisk.img
ramdisk.img: Linux rev 1.0 ext2 filesystem data

他是一个ext2 文件系统,类似一个ISO光盘映象文件.
因次,我们可以用loop设备来把他重新挂装到文件系统里:

[root@gucuiwen babylinux]# mount -o loop ramdisk.img /mnt/ram/

为了方便,我仍旧把他挂在/mnt/ram下,因此,在先前一定要把/dev/ram1 umount掉

查看/mnt/ram下的内容,他应该和/babylinux/rootfs下的一模一样,否则就是出错了:
[root@gucuiwen babylinux]# ls /mnt/ram
bin dev etc home lost+found mnt proc root sbin tmp usr var

这样,我们就得到了一个ramdisk根文件系统映象:ramdisk.img
把他umount掉:
#umount /mnt/ram

如果是第一次接触ramdisk,你可能对上述的内容很迷惑,如果这样,请反复阅读和理解上面的内容,自己多动手做几次试验,就可以理解.

压缩ramdisk.img印象文件:
[root@gucuiwen babylinux]# gzip -v9 ramdisk.img
ramdisk.img: 87.9% -- replaced with ramdisk.img.gz

查看压缩后的大小:
[root@gucuiwen babylinux]# ls -lh ramdisk.img.gz
-rw-r--r-- 1 root root 495K 11月 30 11:32 ramdisk.img.gz

我得到的压缩ramdisk映象文件安是495K. 加上内核的845K,是1340K
符合公式:

内核大小+文件系统压缩印象文件+50K <= 1440K

如果你做出来的kernel和ramdisk.img.gz太大了,请重新制作kernel或ramdisk.img.gz,在其中做一些取舍,如果你的kernel和ramdisk.img.gz太小了,那么可以再往里面添加一些内容,使你的babylinux功能更强.


十,内核与busybox的整合

准备一张完好的空白软盘

创建一个比内核大小略大的文件系统:
比如内核大小是845K,那么我我创见一个920K的文件系统:
#mkfs.ext2 -m0 /dev/fd0 920

如果空间允许,还可以再大一些,但是必需保证
1440K-文件系统大小>=ramdisk.img.gz的大小.

挂上软盘
#mount /dev/fd0 
将内核拷贝到软盘:
#cp /babylinux/bzImage /mnt/floppy/
将lilo引导文件安boot.b 拷贝到软盘
#cp /boot/boot.b /mnt/floppy

新建一个lilo.conf 配置文件:

prompt
timeout=60
default=linux
boot=/dev/fd0
map=/mnt/floppy/map
install=/mnt/floppy/boot.b
linear

image=/mnt/floppy/bzImage
label=linux
read-only
vga=788
root=/dev/fd0
append="load_ramdisk=1 ramdisk_start=940"

vga=788表示让内核支持字符界面的高分辨率显示,你可以改成vga=ask,这样可以在启动的时候选择分辨率.

红色一行是关键,load_ramdisk=1告诉内核在启动的时候转载压缩的ramdisk印象文件,
ramdisk_start=940 告诉内核从软盘的第940K的地方去寻找并装载压缩的ramdisk印象文件.

关于ramdisk的用法和更多参数请查看linux0内核文档/usr/src/linux/Documents/ramdisk.txt

接下来再用dd命令把ramdisk.img.gz装到软盘上.

#dd if=/babylinux/ramdisk.img.gz of=/dev/fd0 bs=1k seek=940

这里的seek=940 表示把ramdisk.img.gz装到软盘的第940K开始的地方.

详细内容请看dd的联机文档 man dd

为什么要从940k开始呢?
因为刚才作了一个920K的文件系统.我把他装在文件系统20K以后的地方.
当然,如果你的空间十分紧张,连这20K都不舍得浪费,那么可以这样:

#dd if=/babylinux/ramdisk.img.gz of=/dev/fd0 bs=1k seek=921

当然,别忘记修改lilo.conf文件. ramdisk_start=921 

接下来装lilo引导程序就大功告成了.

#lilo -C lilo.conf

如果你的磁盘上还有一点点空余空间,那么可以把lilo.conf也拷贝上去,以备将来使用.
#cp lilo.conf /mnt/floppy

#umount /dev/fd0


整个工程已经完成了,你可以重新启动机器,设置电脑从软盘启动.看看有没有成功.



十一,安装测试和内容调整

如果在整合内核和ramdisk映象过程中,出现磁盘空间不够的情况,请重新编译内核和busybox
可以根据实际需要,调整内核和busybox,比如你要内核支持很多东西,但是只需要一个支持50个命令的busybox,那么可以自己做相应调整.

十二,babylinux中的BUG

有些命令的输出结果会有偏差,比如用 busybox的df 看磁盘使用情况,和实际的不一样.

十三,接下来要做的事情

做一个基于64M U盘的linux小系统.
计划支持如下特征:

a.软盘babylinux的所有功能
b.图形界面的支持.
c.一个轻量级的窗口管理器(window maker)
d.网络的支持,
e.至少一个图形web浏览器,可以上网.
f.一个音乐播放器和一个视频播放器.
g.支持中文的显示和输入.
h.可以修改配置并保存数据

我还计划做一个live CD,但是目前已经有很多live CD了,而且都做的非常好.
但是我会自己做一个作为学习linux的一种手段.如果有时间,可能写一个做U盘linux和live CD
的教程.但是,我想不会写的和这个文档一样详细了,我的时间有限.可能大概讲一下原理和步骤.有经验的linux爱好者应该可以通过阅读文档完成制作.

十四,参考文献