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linux 内核无 initrd 从 minixfs 启动

主要探索 linux 在没有 initrd 时候的启动机制, 也就是直接从磁盘启动

这里使用 minix v3 fs 来作为 rootfs 的文件系统, 而不是其他常见的比如 ext4

前置

首先安装软件包, 我用 nixos 就是这些包, 其他 linux 可以安装对应的包:

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nix-shell -p glibc.static ncurses flex bison bc elfutils pkg-config openssl perl

其他还有的包比较常见, 这里不赘述

配置

需要自己编译 kernel 来支持 minixfs, 对于常见的 文件系统, 你当然可以偷个懒, 可以网络上下载, 或者直接使用本系统的 kernel ۹(ÒہÓ)۶

吃个默认配置先 (σ´-ω-`)σ

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make ARCH=x86_64 defconfig

依旧是 tui 配置!

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make menuconfig

在这个路径下把 minixfs 给启用:

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 Symbol: MINIX_FS [=y]
   Type  : tristate
   Defined at fs/minix/Kconfig:2
     Prompt: Minix file system support
     Depends on: MISC_FILESYSTEMS [=y] && BLOCK [=y]
     Location:
       -> File systems
         -> Miscellaneous filesystems (MISC_FILESYSTEMS [=y])
   (1)     -> Minix file system support (MINIX_FS [=y])
   Selects: BUFFER_HEAD [=y]

接着直接编译

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make -j$(nproc)

它最后会告知 kernel 的路径

x86_64 的 bzImage 位于 arch/x86_64/boot/bzImage -> ../../x86/boot/bzImage

init

不用 正经的 init 也可以 (；￣ー￣A

init 也可以是一个普通的 hello world (我就不写了)

这里为了不拷贝动态链接库 就直接静态编译了

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gcc init.c -o init -static

镜像

给个大的, 64M 磁盘:

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dd if=/dev/zero of=linux.img bs=4M count=16

分个区先:

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echo ",,81" | sfdisk linux.img
Tip

sfdisk 作为 fdisk 的姊妹工具, 它提供了一个程序友好的方式来操作磁盘, fdisk 是给人类用的 sfdisk 这里 从 stdin 读取操作, <start>,<size>,<type>,<bootable> 按照这样的规则来操作 如果保持 空 的话, 就表示默认, 81 是 Minix / Old Linux 文件系统类型的 hex

losetup 将这个文件作为一个设备:

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$ sudo losetup -f linux.img --show --partscan
/dev/loop0
Tip

-f 表示寻找一个可用的 loop 文件, 看看 /dev 就可能有很多 loopX 文件, 这一些可能是已经被吃上的 --show 告诉你这个文件对应的 loop dev --partscan 顾名思义, 扫描分区. 如果不加, 可能就看不到分区设备像 loopXpY -d / --detach 就是取消这个 loop dev

挂载, 拷贝文件:

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sudo mount /dev/loop0p1 /mnt
sudo mkdir -p /sbin
sudo cp ./init /mnt/sbin
sudo umount /mnt
sudo losetup -d /dev/loop0

启动

使用 QEMU -kernel 可以去除掉 bootloader, 所以作为两个章节讨论

-kernel

我是用 grub2 (2.14)

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qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage \
  -append "root=/dev/sda1" -hda linux.img

bootloader

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sudo grub-install --boot-directory=/mnt/boot --target=i386-pc /dev/loop0

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cat << EOF | sudo tee /mnt/boot/grub/grub.cfg     
menuentry "Linux" {
    insmod minix
    insmod minix3
    linux /bzImage root=/dev/sda1
}
EOF

参考