Linux from scratch обзор

Linux From Scratch, не вдаваясь в детали

LFS — это книга о том, как собрать работающую операционную систему GNU/Linux из исходных кодов. Конечно, лучше самому собрать систему по этой книжке. Но если тратить несколько дней своего времени жалко, а познакомиться все же охота — попробую рассказать.

На основе Linux From Scratch, Version 7.3, на английском языке.

Мне захотелось собрать LFS чтобы лучше понять устройство линукс, надеюсь вам тоже это интересно. Признаюсь, было еще одно желание — собрать эталонный, «ванильный» линукс. Увы, эталонный линукс существует только в воображении наивных айтишников.

Тем не менее по книжке LFS можно собрать замечательную действующую систему, а по BLFS (это следующая книжка), допилить её до полного соответствия Linux Standard Base. Это, кстати, сообщается в одной из первых глав.

Главы в основном короткие и лаконичные. Язык, простой и ясный. Читать такую книжку одно удовольствие.

Система собирается путем компиляции из исходных кодов всех необходимых программ — ядра, основной библиотеки C, компилятора, оболочки командной строки, и др. Все пакеты с исходными кодами приводятся в файле wget-list. Так что скачать их все очень просто. Также приводится файл md5sum — для проверки целостности файлов после скачивания.

Cначала нужно использовать какой-нибудь другой linux (можно live-cd). Используя его компилятор и другие инструменты, в нём производится сборка окружения необходимого для сборки (компилятор, линковщик). Результаты помещаются в /mnt/lfs/tools .

Потом, монтируются служебные файловые системы ( /mnt/lfs/proc -> /proc , /mnt/lfs/dev -> /dev , и др.) и с помощью chroot сеанс пользователя переключается на использование /mnt/lfs как корневой файловой системы вашего нового линукса. А папка /tools дописывается в переменную окружения $PATH . Таким образом по мере сборки инструментов они будут подменять свои временные аналоги из /tools .

С помощью временной системы заново собираются все инструменты, но на этот раз они размещаются в /bin , /sbin , /lib . После чего устанавливаются скрипты загрузки из одного из скачанных пакетов.

Далее производится минимальная настройка системы (сеть, консоль, устройства). Создается файл /etc/fstab (настройка дисков), компилируется и устанавливается ядро (НАКОНЕЦ-ТО!), настраивается GRUB, и выполняется перезагрузка. Всё.

Стоит упомянуть, что в книжке довольно неплохо объясняются некоторые моменты. Например: что за файлы /etc/profile,

/.bashrc и как они взаимодействуют. Или разъясняется как с помощью udev настроить чтобы двум сетевым картам всегда выдавались одни и те же имена eth0, eth1. Для каждого пакета приводится список всех входящих в него программ с кратким описанием каждой.

Источник

Делаем из Linux From Scratch свой универсальный дистрибутив

Так уж случилось, что пару лет назад по долгу службы на команду разработчиков, к которой я отношусь, свалилась неожиданная задача — разработка системы управления оборудованием (в этом-то как-раз неожиданности нет, ибо направление разработок такое) с управляющим PC под Linux.
Разработки линуксовой части велись (да и ведутся) под Ubuntu, в среде Code::Blocks. Но, как показала практика, для качественной работы нужно что-то гораздо более легкое с гарантированным временем отклика. Для работы было достаточно консоли, так как задачи организации пользовательского интерфейса решались на подключаемом по TCP/IP удаленном компьютере.
Тогда и пришла идея использовать дистрибутив Linux собственной сборки, чем (сборкой дистрибутива), собственно, в свободное время я и занялся. Выбор пал на LFS. Про то что такое LFS уже неоднократно писали даже на Хабре, я же опишу решение нескольких дополнительных (кроме простенького Linux’а) задач, вставших передо мной в нашем конкретном случае.
Поначалу такая задача была одна — использовать real-time ядро.
Однако дальше, когда идея USB-флешки с дистрибутивом, пришлась всем по душе, то появились задачи размножения флешек и запуска системы на различных компьютерах (тестовых стендов много, имея свою флешку суешь в карман и иди к любому). Вот тут и появились проблемы — LFS не обладает 100% переносимостью с одного компьютера на другой. Для ее адаптации к конкретному компьютеру нужно править некоторые скрипты, что в условиях команды вчерашних Windows-кодеров проблематично (на виртуалку с Ubuntu некоторые пересели, но консоль и скрипты — это беда). Размножение системы также требует повторения некоторых манипуляций, проделываемых в процессе сборки (тот же GRUB установить).

Естественно, решение всех задач есть на просторах интернета, но, думаю, сбор некоторой информации в одном месте никому не помешает.
Итак, конкретные задачи были следующие…

1. Использование ядра Linux с real-time патчем

Это была одна из самых легких задач. Процесс сборки прошел по книге LFS с единственным исключением — вместо штатного для книги ядра было взято 2.6.33.9 и RT-патч для него. Везде, где происходили манипуляции с ядром (установка Linux Headers и ядра непосредственно), работаем с нашей пропатченной версией.
Также не лишним будет сказать, что дистрибутив собирался без подключения swap-раздела (2Гб ОЗУ это в нашем случае — выше крыши, наличие swap не желательно по причине его негативного влияния на гарантированное время отклика, да и для флешки он крайне губителен) и представлял собой один единственный раздел ext2fs.

2. Автоматический вход в систему (в условиях разработки безопасность нам не важна, да и систему пускаем под рутом по ряду причин)

Идея автоматического входа была взята отсюда.
Был создан файл autologin.c следующего содержания:

Далее файл был скомпилирован командой:

gcc autologin.c -o /usr/local/sbin/autologin

Далее было решено, что двух консолей с автоматическим входом хватит (одна для запуска системы, другая для всего остального, если понадобится).
В файле /etc/inittab строчки:

1:2345:respawn:/sbin/agetty tty1 9600
2:2345:respawn:/sbin/agetty tty2 9600

были заменены на:

1:2345:respawn:/sbin/agetty -n -l /usr/local/sbin/autologin tty1 9600
2:2345:respawn:/sbin/agetty -n -l /usr/local/sbin/autologin tty2 9600

После этого никаких проблем с автоматическим входом не было, поэтому никаких дополнительных манипуляций со скриптами не было.

3. Отвязывание системы от порядка подключения дисков

У разных BIOS свои заморочки. Одни, например, считают, что первым является тот диск, с которого мы загружаемся. В этом случае наша флешка будет sda. Другие считают, что сначала должны идти жесткие диски, а потом другие устройства. В этом случае наша флешка будет иметь имя sdb, sdc и так далее.
В результате, то система не может загрузиться с диска, которого нет, то корневой каталог не может быть смонтирован по той причине, что в /etc/fstab указан не тот диск.
Все решается либо исправлением /boot/grub/grub.cfg и /etc/fstab под конкретную машину или использованием для загрузки и монтирования не имени диска (sda, sdb и т. д.), а UUID файловой системы, который для данной файловой системы на флешке будет уникален и, что самое главное — постоянен.
Проблема в том, что GRUB работать с UUID умеет, а ядро — нет, то есть напрямую монтировать корневую систему по UUID (не зная имени устройства) невозможно. Это не баг, а следствие идейных соображений Линуса Торвальдса, поэтому на такую возможность и в будущем надеяться не стоит. Тем не менее пути обхода есть — это initramfs.
Initramfs — временная файловая система, помогающая в загрузке и монтировании файловых систем настоящей системы.
В стандартную сборку LFS initramfs не входит, поэтому для ее построения воспользуемся рекомендациями из Gentoo Wiki и некоторыми собственными соображениями (вариант из Gentoo Wiki без изменений в моем случае проблему с именами дисков не решил, да и не заработал толком).
Для создания простейшей initramfs системы, монтирующей нашу основную по UUID нужна простейшая командная оболочка (shell) и скрипт init. Полный набор утилит командной строки достаточно громоздок для initramfs, поэтому часто для этой цели применяется busybox, который при скромных размерах и требованиях реализует некоторые, наиболее часто используемые утилиты.
Забираем последнюю версию busybox:

Распаковываем и конфигурируем:

tar jxf busybox-1.18.4.tar.bz2
cd busybox-1.18.4
make menuconfig

Конфигурирование производится при помощи меню (наподобие ядра Linux). В принципе, стандартной конфигурации хватает для наших нужд, но, на всякий случай, стоит проверить, что подключены следующие возможности:
Support for devfs — поддержка devfs для работы с /dev.
Build Busybox as a static library (no shared libraries) — статическая компоновка, чтобы не тянуть за собой кучу so-библиотек.
Support version 2.6.x Linux kernels — поддержка ядер линейки 2.6.
А также поддержка функциональности утилит: sh, cat, cut, findfs, mount, umount, sleep, echo, switch_root.

Теперь собираем дерево каталогов нашей файловой системы:

mkdir /usr/src/initramfs
cd /usr/src/initramfs
mkdir -p bin lib dev etc mnt/root proc root sbin sys
cp -a /dev/ /usr/src/initramfs/dev/

Копируем busybox и создаем линки на утилиты:

cp /sources/busybox-1.18.4/busybox ./bin/
cd bin
ln -s busybox sh
ln -s busybox cat
ln -s busybox cut
ln -s busybox findfs
ln -s busybox mount
ln -s busybox umount
ln -s busybox sleep
ln -s busybox switch_root
cd ..

Осталось написать скрипт init:

Делаем наш скрипт исполняемым:

chmod +x /usr/src/initramfs/init

Собираем нашу временную файловую систему в архив:

cd /usr/src/initramfs
find . -print0 | cpio —null -ov —format=newc | gzip -9 > /boot/initrd.img-2.6.33-rt31

Обратим внимание на имя файла — оно должно соответствовать имени ядра (это нужно, чтобы GRUB его правильно подцепил). То есть, если ядро имеет имя vmlinux-2.6.33-rt31, то initramfs должен иметь имя initrd.img-2.6.33-rt31.

Теперь при выполнении grub-mkconfig GRUB обнаружит initramfs, а также включит в конфигурацию UUID корневой системы. Для проверки можно поправить /boot/grub/grub.cfg руками. Например конфигурацию:

menuentry «Linux 2.6.33-rt31» —class gnu-linux —class gnu —class os <
insmod ext2
set root='(hd0,1)’
search —no-floppy —fs-uuid —set 47029df8-8567-417d-b813-eedfe1ff8b0f
linux /boot/vmlinux-2.6.33-rt31 root=/dev/sda1 ro
>

menuentry «Linux 2.6.33-rt31» —class gnu-linux —class gnu —class os <
insmod ext2
set root='(hd0,1)’
search —no-floppy —fs-uuid —set 47029df8-8567-417d-b813-eedfe1ff8b0f
linux /boot/vmlinux-2.6.33-rt31 root=UUID=47029df8-8567-417d-b813-eedfe1ff8b0f ro
initrd /boot/initrd.img-2.6.33-rt31
>

UUID файловой системы можно узнать так (например, для /dev/sdb1):

blkid -p -o udev /dev/sdb1

Осталось поправить /etc/fstab, заменив строчку:

/dev/sda1 / ext2 defaults 1 1

UUID= 47029df8-8567-417d-b813-eedfe1ff8b0f / ext2 defaults 1 1

Также следует заметить, что для всех манипуляций выше необходимо, чтобы в ядре была включена поддержка devtmpfs (CONFIG_DEVTMPFS=y) и initramfs (CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y).

4. Отвязывание системы от сетевой карты

Если в компьютере установлено более одной сетевой платы, то при параллельной загрузке модулей ядра не гарантируется постоянное назначение имен этим платам. Например, есть две платы. Плата_1 имеет имя интерфейса в системе eth0, Плата_2 — eth1. При очередной перезагрузке может получиться так, что Плата_1 станет eth1, а Плата_2 — eth0.
С этой целью в LFS производится привязка имени к конкретной плате. При загрузке на другом компьютере очень велика вероятность, что сеть не поднимется.
В моем конкретном случае плата на всех компьютерах одна и IP — статический (связь только с терминальным компьютером напрямую).
Поднятие сетевого интерфейса в LFS осуществляется скриптом /etc/rc.d/init.d/network. Допишем скрипт так, чтобы каждый раз при загрузке генерировался конфигурационный файл /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules и при завершении работы этот файл удалялся. Подозреваю, что есть метод проще, но найденный метод заработал, а копаться в принципах работы Udev времени и особого желания на момент сборки системы не было.
В начало раздела start команды case добавляем:

А в конец секции stop (непосредственно перед ;;) добавляем:

Теперь при загрузке на любой системе имя сетевого интерфейса будет eth0 (кроме самых экзотических случаев) и сеть будет подниматься. Разумеется, каталог /etc/sysconfig/network-devices/ifconfig.eth0 с файлом ipv4 должен существовать. Содержимое этого файла описано в книге LFS.

5. Написание скрипта, производящего инсталляцию LFS на любую флешку

Осталось последнее — сделать архив системы и скрипт, который будет ее устанавливать на произвольный носитель.
Загружаемся в другой системе (не с флешки), монтируем флешку, например в /mnt/usb-os. Архивируем содержимое:

cd /mnt/usb-os
tar -cvjf

Пишем скрипт для установки install_usb-os.sh. В качестве параметра скрипт принимает имя устройства, на котором необходимо развернуть систему (например /dev/sdb). Скрипт сам создаст необходимый раздел и файловую систему (/dev/sdb1, если указано имя /dev/sdb), распакует архив и установит GRUB.

Запускаться он должен с правами root и, на самом деле, очень опасен.
В случае неверного указания имени устройства могут быть уничтожены все данные на рабочем диске!

Источник

Знакомьтесь — Linux From Scratch

Вместо вступления

«Хочешь начать изучать GNU/Linux? Начни с Linux From Scratch.»

Единственный бумажный дистрибутив

LFS (здесь и далее аббревиатура от Linux From Scratch) – книга, написанная Герардом Бикмансом, описывающая процесс сборки минимального рабочего варианта GNU/Linux из исходных кодов. Почему бумажный? В свое время книгу можно было купить в твердом переплете, что делает «дистрибутив» несколько необычным, не правда-ли? Помимо самой книги, для сборки конечно-же понадобится интернет (или заранее загруженные исходные коды), свободный раздел на жестком диске, и любая операционная система на базе ядра Linux, имеющая компилятор. Лично я всегда использую либо уже собранный дистрибутив LFS, либо полную установку Slackware – в нем есть все необходимое, чего не скажешь про (например) Ubuntu. Конечно, всегда можно загрузить нехватающие пакеты, но ведь мы хотим только-только научиться линуксу? А Slackware даже в своей базовой установке и без конфигурирования предоставляет требуемый инструментарий.

Следует сказать сразу — дистрибутив собранный по книге LFS не умеет толком ничего. Вернее, ничего такого, что потребуется неискушенному пользователю. Он умеет включаться, выключаться, перезагружаться, использовать Ethernet подключение, но что самое главное — компилировать. Так существуют другие книги, теперь уже поддерживаемые сообществом — Beyond LFS позволяет собрать те самые, интересные пользователю, программы. От браузера и графической среды, до систем управления базами данных и DHCP сервера. Книга имеет свойство отставать в версии от базовой книги, но полученный от LFS опыт обычно достаточен, для самостоятельного разрешения конфликтов версий. Три другие книги — Automated LFS, Cross LFS и Hardened LFS полностью соответствуют названиям и выходят за пределы этой статьи. Впрочем, всегда можно почитать в интернете, правда?

Но почему начинать с него?

Все очень просто, если не сказать — до смешного. Помимо инструкций, в книге много теоретического (но крайне сжатого и как следствие — не заунывного) материала. Установите Ubuntu. Вы знаете что делает пакет Libtool? Или Gawk? После пары успешных сборок LFS, вы будете знать каждый пакет в своей системе и что самое главное — представлять, как они взаимодействуют. Да, состав системы минимальный, но это постоянно подогревает интерес к ее усовершенствованию. Приучит частенько обращаться за помощью к Google и читать англоязычную документацию. Поначалу вы не будете понимать и половины своих действий, внимательно перепечатывая или копируя блоки кода в консоль. Но в самом конце, осознание того, что эту неказистую, без поддержки графики и вашей мощной видеокарты, без новомодного Aero и сенсорных экранов, операционную систему вы собрали сами, придаст вам такой запас сил и гордость, что вы сами потянитесь за новыми знаниями и новыми победами. Я немного утрирую, но ощущения после первой перезагрузки в новую систему сложно забыть даже сейчас.

Цифры и суровая правда жизни

LFS вовсе не минимальный по своему весу дистрибутив. Для сборки потребуется порядка 3 свободный гигабайтов на диске (это помимо уже рабочей Linux-Based системы) — тем не менее, после определенных танцев, систему можно будет превратить в Live-CD. Если у меня будет такая возможность, я расскажу как это делается, в последствии. Компиляция всего и вся (с учетом необходимости создания конфигурационных файлов и прочего) занимает около двух дней. Это если с перерывами на сон, питание и отключение компьютера на ночь. С другой стороны, это зависит от производительности компьютера, на котором собирается система. Моей первой жертвой был ноутбук MSI X-340 — процессор Intel Core 2 Solo с тактовой частотой 1.2 гигагерца (вообще говоря, LFS рекомендуется собирать на одноядерной системе). Оперативная память — 2GB DDR2. Вполне достаточно даже более низких характеристик, а на быстром процессоре сборка пойдет значительно быстрее.

Кстати, приблизительное время сборки каждого из пакетов указано в учебнике. За единицу времени, принимается время сборки пакета Binutils — ассемблера, линкера и ряда других, более мелких утилит для работы с объектными файлами. На вышеуказанной системе это заняло три минуты.

Состав дистрибутива

Перечислять все входящие в LFS пакеты не имеет большого смысла. Список получится длинным, и практически ни о чем не говорящим новичку; избыточным для человека разбирающегося. В этом небольшом разделе я лишь хотел дать несколько общих советов. Во-первых, собирая пакет, не описанный в книге, загляните в репозиторий патчей — возможно его уже адаптировали для использования в LFS. Во-вторых, BLFS почти полностью состоит из опциональных пакетов — просто выбирайте те, которые вам нужны и смело добавляйте в свою сборку LFS. И третье: с самого начала используйте пакетный менеджер. В книге этому уделяется глава, но практические инструкции отсутствуют чуть менее, чем полностью. Я лишь могу порекомендовать Guarded Installation Tool – написанный на Bash’е скрипт, обеспечивающий минимальный набор команд, для управления пакетами, зависимостями и версиями. В LFS этого будет достаточно. В последствии вы можете скомпилировать из исходных кодов APT или DPKG — это неплохо освещено на форумах сообщества.

Вместо заключения

За прошедшие полтора года я сильно продвинулся в своем изучении. Продвинулся со стадии «Есть такая операционная система» до уровня «Подниму сервер под Gentoo за трое суток». Я еще очень далек от идеала и вряд ли могу даже называть себя настоящий линуксоидом — на домашнем компьютере уживаются старенькая Windows XP и Xubuntu 10.10, но знаете что я отвечаю, когда меня спрашивают с чего начать изучать линукс? Начните с Linux From Scratch.

Источник