W艂asny LiveCD

Tworzenie od podstaw w艂asnego LiveCD
Ostatnia zmiana: 2013-11-26 18:43

Za艂o偶eniem HOWTO jest zbudowanie dzia艂aj膮cego systemu LiveCD. Z tego wzgl臋du w dokumencie nie s膮 zawarte informacje o tworzeniu w艂asnego logo, komunikatach dla u偶ytkownika, autodetekcji sprz臋tu, karty graficznej, ustawieniach X'贸w itd.

Wst臋p

System ma startowa膰 z p艂yty CD/DVD i umo偶liwi膰 uruchomienie standardowego 艣rodowiska. G艂贸wny system plik贸w zostanie zamontowany w trybie tylko-do-odczytu; katalogi, w kt贸rych dane ulegaj膮 modyfikacji (/var, /tmp itp.) zostan膮 zamontowane w ramdysku (tmpfs). System b臋dzie korzysta艂 z p艂yty CD.

Spos贸b dzia艂ania

Wi臋kszo艣膰 LiveCD opiera si臋 na podobnej zasadzie dzia艂ania: wykonuje si臋 p艂yt臋 CD/DVD bootowaln膮, kt贸ra uruchamia specjalny bootloader. Nast臋puje za艂adowanie kernela i uruchomienie initrd. Wystarcza to do uruchomienia podstawowego 艣rodowiska, ale zwykle dzia艂anie initrd ogranicza si臋 wykonania autodetekcji no艣nika, z kt贸rego zosta艂 uruchomiony, za艂adowania niezb臋dnych modu艂贸w (dysku, cdromu, usb itp.), podmontowanie obrazu (w trybie read-only, z wykorzystaniem unionfs, cloop lub innych), wykonaniu chroot na nowy system plik贸w i normalne uruchomienie. W kwestii systemu le偶y wykonanie autodetekcji sprz臋tu, modyfikacja plik贸w konfiguracyjnych i ew uruchomienie pow艂oki graficznej.
Poniewa偶 "normalny" system plik贸w zajmuje zwykle znacznie wi臋cej ni偶 wynosi pojemno艣膰 p艂yty CD, stosuje si臋 zwykle kompresj臋 odpowiednim systemem: cloop, romfs, squashfs

Wymagania

- syslinux
- busybox
- squashfs
- mkisofs, cdrecord
- 藕r贸d艂a linuksa 2.6.15 (ftp://www kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.15.tar.bz2)
- dzia艂aj膮cy obraz systemu linux (w przyk艂adzie zosta艂 u偶yty obraz debiana sarge, odpowiednio zmodyfikowany do potrzeb dzia艂ania w trybie tylko-do-odczytu.
- du偶o p艂yt CDR do test贸w lub lepiej emulator: vmware lub qemu

Wi臋kszo艣膰 niezb臋dnych element贸w znajduje si臋 w dystrybucji debian unstable, wi臋c wystarczy wyda膰 polecenie


    aptitude install busybox-static squashfs-tools mkisofs cdrecord debootstrap qemu

Tworzenie 艣rodowiska pracy

Niezb臋dne jest przygotowanie kilku katalog贸w, z kt贸rych b臋dzie tworzony livecd.


    mkdir livecd
    cd livecd
    mkdir initrd_fs
    mkdir -p iso/{kernel,isolinux}
    mkdir src
    mkdir tmp

Wszystkie polecenia nale偶y wykonywa膰 b臋d膮c w katalogu livecd. Zastosowanie katalog贸w:
- initrd_fs: przygotowanie systemu plik贸w dla potrzeb initrd
- iso: obraz p艂yty cd
    - iso/kernel: kernel, initrd, skompresowany system plik贸w
    - iso/isolinux: loader
- src: pakiety 藕r贸d艂owe: kernel, busybox, squashfs
- tmp: katalog tymczasowy do przygotowania initrd

Instalacja isolinux

ISOLINUX jest, og贸lnie m贸wi膮c, bootloaderem do uruchamiania jadra linuksa z p艂yty. W przypadku debiana nale偶y zainstalowa膰 odpowiedni pakiet (aptitude install syslinux) a nast臋pnie skopiowa膰 plik isolinux.bin do katalogu isolinux w obrazie naszej p艂yty


    cp /usr/lib/syslinux/isolinux.bin iso/isolinux/isolinux.bin

W przypadku pobranie pakietu 藕r贸d艂owego syslinux nale偶y po prostu przegra膰 plik isolinux.bin zawarty w tym pakiecie do katalogu iso/isolinux.
Nast臋pnie tworzymy plik konfiguracyjny do isolinux:


    touch iso/isolinux/isolinux.cfg

i umieszczamy w nim:


    # isolinux/isolinux.cfg

    default livecd
    prompt 1
    timeout 30

    label livecd
        kernel /kernel/vmlinuz
        append initrd=/kernel/initrd.gz init=/linuxrc load_ramdisk=1 prompt_ramdisk=0 ramdisk_size=16384 rw root=/dev/ram0 LABEL=livecd

Nie wykorzystuje to wszystkich mo偶liwo艣ci isolinux; po szczeg贸艂y zapraszam do dokumentacji. Wg przygotowanego pliku konfiguracyjnego, isolinux b臋dzie uruchamia膰 j膮dro o nazwie vmlinuz z katalogu kernel, za艂aduje initrd z katalogu kernel i uruchomi z niego plik linuxrc

Tworzenie g艂贸wnego systemu plik贸w

Mo偶na u偶y膰 praktycznie dowolnego systemu, 艂膮cznie z systemem dzia艂aj膮cym na komputerze. Jednak偶e mo偶na go utworzy膰 od podstaw.
W debianie istnieje przydatne polecenie debootstrap tworz膮ce system bazowy debiana. W podanym przyk艂adzie utworzono system bazowy Debiana Sarge


    mkdir sarge_fs
    debootstrap sarge sarge_fs http://ftp.pl.debian.org/debian

Z podanej lokalizacji zostan膮 艣ci膮gni臋te i rozpakowane pakiety, stanowi膮ce system bazowy. W zale偶no艣ci od szybko艣ci po艂膮czenia mo偶e to zaj膮膰 kilkana艣cie minut.
Poniewa偶 艣wie偶o zainstalowany system jest do艣膰 du偶y, warto system troch臋 zmodyfikowa膰, np. wed艂ug informacji o odchudzaniu debiana.
Utworzony system trzeba jeszcze troch臋 zmodyfikowa膰 tak, 偶eby m贸g艂 uruchamia膰 si臋 i funkcjonowa膰 z partycji tylko-do-odczytu.

fstab

Nale偶y utworzy膰 plik fstab


    vi sarge_fs/etc/fstab

o nast臋puj膮cej zawarto艣ci:


    # /etc/fstab

    proc    /proc   proc    defaults        0 0
    tmpfs   /var/log        tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/run        tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/lock       tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /tmp            tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/lib/dhcp   tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/lib/ntp    tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/log/exim4  tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/lib/exim4  tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/run/sshd   tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/spool/exim4/db     tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/spool/exim4/input  tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/spool/exim4/msglog tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /etc/network/run        tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/log/news   tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/lib/urandom        tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /etc/hotplug/.run       tmpfs   defaults        0 0
    tmpfs   /var/cache/locate       tmpfs   defaults        0 0

Troch臋 usprawnie艅 w systemie:


    rm -f sarge_fs/etc/blkid.tab*
    ln -s /dev/null sarge_fs/etc/blkid.tab
    rm -f /etc/mtab
    ln -s /proc/mounts /etc/mtab

Nale偶y ustawi膰 nazw臋 hosta


    echo "LiveCD" > sarge_fs/etc/hostname

oraz odpowiednie wpisy w /etc/hosts


    echo "127.0.0.1 localhost.localdoman localhost" > sarge_fs/etc/hosts

Poniewa偶 u偶ywamy kernela z serii 2.6, nale偶y doinstalowa膰 par臋 niezb臋dnych element贸w


    chroot sarge_fs apt-get install udev module-init-tools

Nie zosta艂o ustawione has艂o root (jest puste). Nie zosta艂o zainstalowane j膮dro dystrybucyjne; b臋dzie ono kompilowane osobno. Brak te偶 jest lilo czy grub'a (nie s膮 one potrzebne).
Kompresujemy tak utworzony system przy pomocy narz臋dzia mksquashfs umieszczaj膮c do jednocze艣nie w katalogu iso/kernel


    mksquashfs sarge_fs iso/kernel/fs.squashfs

Kompilacja kernela

Nale偶y pobra膰 kernel (w przyk艂adzie zastosowano 2.6.15), pakiet squashfs, a nast臋pnie rozpakowa膰 oba w katalogu src. W pakiecie squashfs znajduje si臋 odpowiednia 艂atka (przeznaczona dla 2.6.13, ale bez problemu dzia艂a z 2.6.15); nale偶y j膮 na艂o偶y膰 na j膮dro wg informacji zawartych w README. Squashfs jest niezb臋dny dla skompresowanego systemu plik贸w. Mo偶na zamiast niego u偶y膰 np. cloop (modu艂 stosowany w Knoppix).
Poniewa偶 nie wiadomo na jakiej maszynie b臋dzie uruchamiane livecd, nale偶y j膮dro skompilowa膰 "og贸lnie": procesor i386, wsparcie dla wi臋kszo艣ci chipset贸w. Na sta艂e nale偶y wkompilowa膰 obs艂ug臋 ext2, ramdysk贸w i initrd:


    CONFIG_BLK_DEV_RAM=y
    CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y
    CONFIG_EXT2_FS=y

Inne modu艂y jak systemy plik贸w (squashfs), cdrom, ide, usb mo偶na za艂adowa膰 w initrd. Przyk艂adowy .config dost臋pny jest tutaj
Skompilowane j膮dro nale偶y przegra膰 do katalogu iso/kernel nadaj膮c mu nazw臋 vmlinuz.
Mo偶na te偶 u偶y膰 j膮dra zawartego w dystrybucji, o ile posiada ono wkompilowane odpowiednie opcje.

Tworzenie initrd

Stworzony initrd jest de-facto ma艂ym systemem dzia艂aj膮cym przy pomocy busybox'a. Jego zadaniem jest wykrycie no艣nika, za艂adowanie odpowiednich modu艂贸w na nast臋pnie uruchomienie w艂a艣ciwego linuksa.

Struktura katalog贸w

Niezb臋dna b臋dzie odpowiednia struktura katalog贸w:


    mkdir -p initrd_fs/{bin,dev,etc,lib,mnt,proc,tmp}
    mkdir -p initrd_fs/mnt/{cdrom,fs}

Do katalogu initrd_fs/lib/modules/`uname -r`/kernel nale偶y skopiowa膰 modu艂y niezb臋dne do poprawnego wykrycia urz膮dze艅 i p贸藕niejszego dzia艂ania systemu. W tym przypadku b臋d膮 to cdrom, ide-cd (obs艂uga cdromu), squashfs oraz zlib_inflate (obs艂uga systemu plik贸w squashfs)
Nale偶y jeszcze zasili膰 katalog dev odpowiednimi wpisami:


    cd initrd_fs/dev

    mknod full c 1 7
    mknod kmem c 1 2
    mknod mem c 1 1
    mknod null c 1 3
    mknod port c 1 4
    mknod random c 1 8
    mknod urandom c 1 9
    mknod zero c 1 5
    ln -s /proc/kcore core

    mknod hda b 3 0
    mknod hda1 b 3 1
    mknod hda2 b 3 2
    mknod hda3 b 3 3
    mknod hda4 b 3 4

    mknod hdb b 3 64
    mknod hdb1 b 3 65
    mknod hdb2 b 3 66
    mknod hdb3 b 3 67
    mknod hdb4 b 3 68

    mknod hdc b 22 0
    mknod hdc1 b 22 1
    mknod hdc2 b 22 2
    mknod hdc3 b 22 3
    mknod hdc4 b 22 4

    mknod hdd b 22 64
    mknod hdd1 b 22 65
    mknod hdd2 b 22 66
    mknod hdd3 b 22 67
    mknod hdd4 b 22 68

    for i in `seq 0 9`; do
        mknod loop$i b 7 $i
    done

    for i in `seq 0 9`; do
        mknod ram$i b 1 $i
    done
    ln -s ram0 ramdisk

    mknod initrd b 1 250

    mknod console c 5 1
    mknod tty c 5 0
    for i in `seq 0 9`; do
        mknod tty$i c 4 $i
    done

    for i in `seq 0 9`; do
        mknod vcs$i b 7 $i
    done
    ln -s vcs0 vcs

    for i in `seq 0 9`; do
        mknod vcsa$i b 7 $i
    done
    ln -s vcsa0 vcsa

    for i in `seq 0 9`; do
        mknod ptyp$i c 2 $i
    done

    ln -s /proc/self/fd fd
    ln -s fd/0 stdin 
    ln -s fd/1 stdout
    ln -s fd/2 stderr
    cd ../..

lub pos艂u偶y膰 si臋 skryptem mkdevs.sh zawartym z 藕r贸d艂ach busybox'a. Utworzy膰 plik etc/mtab (kosmetyka)


    touch initrd_fs/etc/mtab

Wymagany te偶 b臋dzie zewn臋trzny program insmod, kt贸ry nale偶y wraz z bibliotekami skopiowa膰 do initrd_fs


    cp -a /sbin/insmod initrd_fs/bin/insmod
    cp -L /lib/tls/libc.so.6 initrd_fs/lib/
    cp -L /lib/ld-linux.so.2 initrd_fs/lib/

List臋 niezb臋dnych bibliotek mo偶na uzyska膰 wydaj膮c polecenie


    ldd /sbin/insmod

linuxrc

Plik ten jest wykonywany jako proces init przy uruchamianiu 艣rodowiska; nale偶y go umie艣ci膰 w katalogu g艂贸wnym initrd:


    touch initrd_fs/linuxrc
    chmod 755 initrd_fs/linuxrc

a nast臋pnie umie艣ci膰 w nim nast臋puj膮cy kod:


    #!/bin/sh
    PATH=/bin:/sbin
    mount -t proc none /proc

    MODULES="cdrom ide-cd zlib_inflate squashfs"

    for MOD in $MODULES; do
        insmod /lib/modules/'uname -r'/kernel/$MOD.ko
    done

    COUNT=1
    CDFOUND=1

    while [ $CDFOUND -eq 1 ]; do
        CDDRV=`dmesg | grep "hd.*CD.*ROM" | cut -f1 -d: | grep -n "" | grep $COUNT: | cut -f2 -d:`
                
        if [ -e $CDDRV ]; then
            echo "Nie znaleziono nosnika..."
            exit
        fi
        
        echo "Sprawdzanie /dev/$CDDRV..."
        mount -t iso9660 /dev/$CDDRV /mnt/cdrom > /dev/null 2>&1
        if [ -f /mnt/cdrom/kernel/fs.squashfs ] ; then
            CDFOUND=0
            echo "Znaleziono system na /dev/$CDDRV"
        else
            umount /mnt/cdrom
        fi
        COUNT=`expr $COUNT + 1`
    done
									    
    mount -o loop -t squashfs /mnt/cdrom/kernel/fs.squashfs /mnt/fs
			    
    cd /mnt/fs
    if [ -d initrd ]; then
    :
    else
        mkdir initrd
    fi
								
    pivot_root . initrd
    exec /usr/sbin/chroot . /sbin/init 2 </dev/console>/dev/console 2>&1

Zadaniem linuxrc jest na podstawie komunikat贸w jadra (dmesg) wykrycie wszystkich nap臋d贸w CD/DVD, podmontowanie ka偶dego z nich, a nast臋pnie wykrycie z kt贸rego wystartowa艂 system (poprzez sprawdzenie obecno艣ci pliku fs.squashfs). Nast臋pnie nast臋puje podmontowanie systemu plik贸w squashfs, prze艂膮czenie si臋 na niego (pivot_root, chroot) i uruchomienie init na poziomie 2 z nowego systemu plik贸w.
Poniewa偶 u偶ywany jest insmod zamiast modprobe nale偶y pami臋ta膰 o 艂adowaniu modu艂贸w we w艂a艣ciwej kolejno艣ci.

Kompilacja busybox

BusyBox jest ciekawym zestawem r贸偶norodnych narz臋dzi - pocz膮wszy do shella, poprzez fdiska, na edytorze vi sko艅czywszy, a wszystko mie艣ci si臋 w 1.5MiB binarce. Mo偶na by korzysta膰 z zewn臋trznych program贸w, ale wraz z bibliotekami zajmowa艂y by one cenne miejsce.
Mo偶na u偶y膰 gotowej binarki dostarczonej przez debiana:


    aptitude install busybox-static
    cp /bin/busybox initrd_fs/bin/busybox

lub kompilowa膰 samodzielnie, wykorzystuj膮c podany config; nale偶y pami臋ta膰 o w艂膮czeniu niezb臋dnych aplet贸w: [, grep, mount, cut, init umount, echo, mkdir, pivot_root, chroot. Mo偶na to zrobi膰 wydaj膮c polecenie (b臋d膮c w katalogu ze 藕r贸d艂ami busybox'a)


    make menuconfig

(tak jak przy kernelu), a nast臋pnie skompilowa膰 przez wywo艂anie polecenia make. Dla uproszczenia nale偶y skompilowa膰 busybox'a statycznie (nie b臋d膮 wtedy wymagane 偶adne biblioteki). Binark臋 nale偶y skopiowa膰 do katalogu initrd_fs/bin.

Nale偶y utworzy膰 jeszcze klika dowi膮za艅 symbolicznych (wykorzystuj膮c skrypty zawarte w 藕r贸d艂ach busybox'a) lub wykonuj膮c nast臋puj膮ce polecenia


    ln -s /bin/busybox initrd_fs/bin/chroot
    ln -s /bin/busybox initrd_fs/bin/modprobe
    ln -s /bin/busybox initrd_fs/bin/mount
    ln -s /bin/busybox initrd_fs/bin/pivot_root
    ln -s /bin/busybox initrd_fs/bin/sh
    ln -s /bin/busybox initrd_fs/bin/umount

Nast臋pnie nale偶y utworzy膰 plik b臋d膮cy obrazem initrd (tutaj o rozmiarze 16MiB), zapisa膰 w nim odpowiednie pliki, skompresowa膰 a nast臋pnie umie艣ci膰 w katalogu iso/kernel:


    dd if=/dev/zero of=initrd bs=1M count=16
    mkfs.ext2 -m 0 initrd
    mount -t ext2 -o loop initrd tmp
    cp -a initrd_fs/* tmp
    umount tmp
    gzip -9 initrd
    mv initrd.gz iso/kernel/initrd.gz

Tworzenie obrazu p艂yty

Wszystkie pliki s膮 ju偶 gotowane, nale偶y teraz stworzy膰 obraz bootowalnej p艂yty CD. Mo偶na to wykona膰 przy pomocy polecenia mkisofs:


    mkisofs -o livecd.iso -b isolinux/isolinux.bin -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table -V "Wlasny LiveCD" -cache-inodes -r -J -l iso

Testowanie

Stworzony obraz p艂yty mo偶na wypali膰 na p艂ycie poleceniem


    cdrecord -eject -speed=24 livecd.iso

A nast臋pnie uruchomi膰 z komputer z p艂yty CD. Poniewa偶 jest to procedura czasoch艂onna, a z pewno艣ci膮 za pierwszym razem p艂yta nie b臋dzie dzia艂a艂a tak jak to chcieli艣my, lepiej do cel贸w testu wykorzysta膰 emulatory vmware lub qemu.
W debianie nale偶y zainstalowa膰 pakiet qemu:


    aptitude install qemu

Uruchomienie sprowadza si臋 do wydania polecenia


    qemu -cdrom livecd.iso

Podsumowanie

Zaprezentowana metoda pozwala na stworzenie od podstaw w艂asnej p艂yty typu LiveCD. W g艂贸wnej mierze doskona艂o艣膰 takiej p艂yty zale偶y od wykrycia i autokonfiguracji 艣rodowiska. W podanym przyk艂adnie brak jest detekcji sieci, konfiguracji po艂膮czenia LAN/WLAN, konfiguracji 艣rodowiska graficznego itd. Do wykonania we w艂asnym zakresie :)
Oczywi艣cie, sam isolinux te偶 mo偶na zmieni膰 - doda膰 logo startowe, komunikaty dost臋pne dla u偶ytkownika pod klawiszami Fx, kilka r贸偶nych kerneli do wyboru z r贸偶nymi opcjami, pasek post臋pu uruchamiania (lub graficzny bootsplash/splashy/usplash).
W zastosowanej metodzie do kompresji systemu u偶yto squashfs; mo偶na te偶 do tego celu u偶y膰 cloop. Wszystkie problemy gotowym systemem objawiaj膮ce si臋 komunikatami typu "error: read-only system" wynikaj膮 ze z艂ego przygotowania systemu bazowego. Najlepiej na pocz膮tek przygotowa膰 minimalny system, bez zb臋dnych pakiet贸w. Poniewa偶 poszczeg贸lne katalogi s膮 tylko-do-odczytu lub zamontowanie w ramie, wszystkie zapisane informacje o ustawieniach, historii polece艅 itp. nie zostan膮 zachowane.
Oczywi艣cie, mo偶na te偶 zmodyfikowa膰 gotowego LiveCD (LiveCD cz.2).

Pliki

konfiguracja BusyBox
konfiguracja j膮dra 2.6.15
艣rodowisko + initrd

1. Wst臋p
2. Spos贸b dzia艂ania
3. Wymagania
4. Tworzenie 艣rodowiska pracy
 4.1. Instalacja isolinux
5. Tworzenie g艂贸wnego systemu plik贸w
 5.1. fstab
6. Kompilacja kernela
7. Tworzenie initrd
 7.1. Struktura katalog贸w
 7.2. linuxrc
 7.3. Kompilacja busybox
8. Tworzenie obrazu p艂yty
9. Testowanie
10. Podsumowanie
11. Pliki
Skomentuj na forum