使用U盤自制Linux操作系統
章節導航：
前言
Linux系統啟動流程
實驗前的準備
實驗過程
拷貝命令腳本
一、前言
我們生活中離不開電腦，時時刻刻在跟操作系統打交道，有時候會被系統中出現的錯誤搞得頭昏腦脹，使用操作系統，不如親自動手組建一個自己的簡單的系統，體驗一下制作操作系統的樂趣。在系統的學習了Linux操作系統之後，就有了理論基礎，所以，迫不及待的想做一個自己的簡單的Linux小系統，有興趣的同學也可以來動手做一做。
在接下來的文章中，小編會先從Linux系統的啟動流程入手，將啟動過程一一展示出來，再進行實驗指導。
二、Linux系統啟動流程
1、加電自檢（POST：power on system test）
這些自檢的功能是有一個軟件程序來實現的，這個軟件程序叫做：
加電自檢主要是檢測一下硬件設備是夠存在並能夠正常運行，如：CPU、內存、硬盤是否存在並能正常運行，CPU風扇是否能夠運轉散熱，以及一些外圍的輸入輸出設備是否存在，但是有些設備存在與否不影響系統的正常啟動，如鍵盤、鼠標。
2、加載MBR
在硬件初始化之後，BIOS會列出一些可以啟動的裝置順序，接下來就開始讀取第一個可以啟動的設備中操作系統的核心文件。我們必須以一個啟動管理程序來處理這些核心文件的加載問題，這個啟動管理程序為：
3、Boot loader
Boot Loader就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設備，建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環境為最終調用操作系統內核做好準備。Boot Loader使用最廣的就是Grub了，系統將Linux下/boot/grub/grub.conf的配置文件讀取到內存中，根據配置文件中的信息找到內核文件和偽根文件，並將偽根文件加載到內存中，模擬出一個根文件系統，再進行加載內核文件。
4、加載系統內核(Kernel),執行系統初始化信息，
Bootloader可以加載kernel和initrd，然後在內存中讓initrd解壓縮成根目錄，然後內核可以在這個虛擬的根文件系統之上加載合適的驅動程序，來加載硬盤等設備，之後釋放虛擬的根文件系統，並以只讀的方式掛載磁盤上真實的根文件系統，之後就開始正常的啟動過程。此時內核程序已經完全接管了BIOS工作，之後的操作都是有內核來完成的。
5、啟動用戶空間第一個執行程序/sbin/init
在內核、硬件及驅動信息加載完畢後，內核會呼叫用戶空間的第一個執行程序/sbin/init，inti進程主要功能是準備軟件運行環境，包括系統的主機名稱、網絡配置、文件系統格式、服務運行級別等其他服務的啟動管理。這些所有的操作都是通過init的配置文件來定義的。
Init的配置文件：
Centos5：由於centos5采用的是Sys init方式，其特點是啟動用戶空間的服務程序，通常通過腳本運行，有依賴關系的服務將被串行啟動，這也就導致了centos5的系統啟動過程非常的緩慢，配置文件為：/etc/initab
Centos6：采用Upstart的方式，其特點是守護進程間的通信依賴於D-Bus進行，因此，可基本實現類似並行啟動：配置文件：/etc/inittab,/etc/init/*.conf
Centos7：采用Systemd方式，其特點是服務只有在第一次被訪問到時才會真正啟動起來，因此Centos7系統的啟動過程非常之快，配置文件是：/usr/lin/system/*。
6、init程序執行完inittab配置文件後，執行系統初始化腳本rc.sysinit
在定義完運行級別後，Linux系統執行的第一個用戶層文件就是rc.sysinit腳本程序，這個腳本為初始化用戶空間環境，會執行許多系統初始化任務；在完成系統初始化腳本後，系統還會啟動對應級別下設定為要啟動的服務，關閉那些設定為要關閉的服務。該步驟是根據inittab配置文件中定義的運行級別，來運行對應運行目錄中的服務設定腳本。
在服務啟動的最後，會執行最後一個腳本：/etc/rc.d/rc.local，這個腳本是留個用戶的，可以將用戶想要啟動的東西放到這裏。
7、執行/bin/login程序，進入登錄等待狀態
此時就進入了輸入username和password的時刻了，漫漫開機之路就算到此結束了。
附上啟動流程圖：
三、實驗前的準備
我們要制作的是U盤Linux系統，所以要準備一個U盤，不需要太大夠用就行。
需要準備的工具：U盤、虛擬機或Centos的主機一臺、Centos6系統。
U盤的要求：一般Linux系統不識別NTFS的文件系統，所以要是U盤是NTFS的系統，我們需要將其格式化為FAT32文件系統的格式，這樣系統才能識別。
四、實驗過程
1、啟動虛擬機的VMware USB Arbitration Service服務
我們需要虛擬機能夠識別USB接口上的U盤，所以要開啟這個服務，如果一斤開啟了，可以直接跳過步驟，小編將為大家演示如何開啟該服務。
如圖所示：
右擊我的電腦，打開管理，進入：
在服務中找到VMware USB Arbitration Service項，將服務啟動起來，這個時候重新打開虛擬機。
2、將U盤掛載到虛擬機中的系統上
打開虛擬機後，將右下方顯示的磁盤標誌，找到自己的U盤，選擇連接：
3、 對U盤進行分區
我們需要將U盤分為兩個分區，一個用來當做boot分區，一個用來當做根分區。使用：fdisk 命令。
在小編的電腦上識別到的U盤為/dev/sdc盤號，所以執行：fdisk/dev/sdc，將/dev/sdc1作為boot分區，分出大小1G；將/dev/sdc2作為根分區，將剩余空間全部分給根分區。
4、 將分區格式化為ext4文件系統
分好區後並不能直接使用，我們需要將分區格式化後才可以正常使用，使用命令：mkfs.ext4 /dev/sdc1需要將/dev/sdc1和/dev/sdc2兩個分區進行格式化。
5、 創建掛載將要設置為boot分區的目錄
該目錄必須為boot，這樣在生成一些數據的時候才不會亂，因為我們要將分區/dev/sdc1掛載到命名為/boot的目錄下，我們需新建目錄，為了不和本地系統上的boot目錄混淆，小編創建新的目錄：mkdir –p /linshi/boot
6、 將/dev/sdc1掛載到/linshi/boot目錄上
執行命令：mount /dev/sdc1 /linshi/boot
7、 對boot分區/dev/sdc1安裝grub
執行命令：grub-install --root-directory=/linshi /dev/sdc
該命令是用來安裝修復grub引導文件的，如果grub目錄中的文件損壞了，可以通過該命令進行恢復。因為我們要在U盤的boot目錄上安裝grub，所以需要指定一個位置，那就是—root-directory=/linshi，對象為/dev/sdc
查看/linshi/boot下的目錄樹結構：
查看U盤的MBR表：
8、 將本地的boot下的內核文件和偽根文件拷貝到U盤中的boot下，命令如下：
cp /boot/vmlinuz-2.6.32-696.e16.x86_64 /linshi/boot/
cp /boot/initramfs-2.6.32-696.e16.x86-64.img /linshi/boot/
執行過程如圖所示：
9、 手動編寫grub.conf配置文件
Vim /mnt/boot/grub/grub.conf
內容如下：
default=0
timeout=5
hiddenmenu
title Centos-jiake
root(hd0,0)
kernel/vmlinuz-2.6.32-696.e16.x86_64 root=UUID=（U盤的根分區的UUID） selinux=0 init=/bin/bash
initrd/ initramfs-2.6.32-696.e16.x86-64.img
如圖所示：
10、 創建掛載根分區的目錄，並掛載U盤的根分區
mkdir /linshi/sysroot
mount /dev/sdc2 /linshi/sysroot
如圖：
11、 在U盤的根分區下創建與本地根下相同的目錄
一個一個創建太慢，我們使用一個快捷的方式，先將本地根下的目錄名全部存放起來，做成一個列表，然後一次性創建。
先ls / > /mulu.txt
mkdir –p `cat mulu.txt`
如圖：
12、 拷貝網卡驅動
有時候我們需要用用網卡，所以我們將網卡驅動一塊拷貝過去，如果不想使用網卡功能，可以不用拷貝這個文件驅動。
使用locate e1000找到網卡驅動的位置，e1000是網卡的驅動程序文件。
如圖所示：
13、 通過命令拷貝腳本，將需要使用的命令拷貝到U盤的根分區上
這個腳本是小編自己編寫的，如果你不會，不用著急，小編會在後面附上源代碼。如果你要使用腳本，記得給腳本加上執行的權限。具提的操作可以看小編的截圖：
14、 查看我們U盤根分區下的樹狀結構圖
我們拷貝完命令，一定要驗證命令是否拷貝成功，並且路徑一定要正確。命令原來在什麽地方，拷貝過來還要放到對應的目錄下。否則會導致命令不可用。 
15、 完成命令移植的功能後，將U盤放到獨立的機器上啟動
要關機將U盤拔下來，這裏小編使用電腦作為整機，從U盤啟動，所以就不能呈上優質的截圖了。一下圖片使用手機拍攝。
對於不同的機型，進入本地BIOS的按鍵也不同，請各位同學自行尋找進入BIOS的按鍵，進入BIOS需要將U盤設為第一啟動項，（為了在BIOS的boot啟動項顯示出U盤，需要先將U盤插入電腦）
找到自己的U盤，使用shift +將U盤移動到第一位：
完成後按下F10保存退出啟動：
16、 啟動成功！
稍等片刻，我們就能看到成功進入bash的界面了，由於我們自制了一個簡單的Linux系統，所以目前只是使用bash進入了一個簡單的bash環境，可以執行一些簡單的命令，如果想使用init啟動進程，需要配置更多的文件，如果有興趣的同學可以據需深入研究。
五、拷貝命令腳本
#!/bin/bash
#將用戶指定的命令拷貝到對應的根目錄下
copy_comd() {
com_path=`which $1`
com_dest=`dirname $com_path`
[ ! -d $dir$com_dest ] && mkdir -p $dir$com_dest
ls $dir$com_path &> /dev/null && { echo "該命令已存在！" ;return 99; }
cp $com_path $dir"$com_path"
echo -e "$com_path \e[33;5m ====>\e[0m $dir"$com_path""
}
#將命令所依賴的庫文件拷貝到對應的目錄中
copy_comfile(){
ldd $(which $1) |grep -oE "/.* " | while read libfile
do
local lib_destdir=$dir$(dirname $libfile)
local lib_destfile=$dir$libfile
if [ -e $lib_destfile ];then
continue
elif [ -d $lib_destdir ];then
cp $libfile $lib_destdir
echo -e "$libfile \e[33;5m ===> \e[0m $lib_destfile"
else
mkdir -p $lib_destdir &> /dev/null
cp $libfile $lib_destdir
echo -e "$libfile \e[33;5m ===> \e[0m $lib_destfile"
fi
done
}
#主程序（需要先指定根目錄，每個執行步驟都可以quit退出。）
while true;do
read -p "Please input the dir("quit" to exit!): " dir
if [ "$dir" == quit ] ;then
exit
fi
[ -z $dir ] && { echo -e "\e[31m Please input the dir!\e[0m";continue;}|| break
done
ls -d $dir &> /dev/null || mkdir -p $dir
while true; do
read -p "Please input the command that you want to copy("quit" to exit! ): " com
if [ "$com" == quit ]; then
exit
fi
which "$com" &> /dev/null || { echo "This command is no exited!" ;continue; }
copy_comd $com
ret=$?
[ $ret -eq 99 ] && continue
copy_comfile $com
done
#(記得給腳本加執行權限哦！)
本文出自 “Linux運維” 博客，請務必保留此出處http://jk6627.blog.51cto.com/12002684/1967667
使用U盤自制Linux操作系統