ubuntu fromscratch配置方法

Ubuntu From Scratch 配置方法

一 目标与路径选择

• 常见有两条路径：
  • 构建最小可启动的 Ubuntu 根文件系统（适合容器、嵌入式或虚拟化镜像）。
  • 制作可启动的 Ubuntu Live 镜像（ISO），支持“试用/安装”与 UEFI/BIOS 双启动。
• 术语澄清：严格意义的 LFS（Linux From Scratch） 是从源码构建整个系统、通常不依赖发行版仓库；而“Ubuntu From Scratch”多指基于 Ubuntu 内核与工具链，定制根文件系统或 Live 镜像。前者复杂度更高，后者更贴近日常使用与交付。

二 方案一 最小 Ubuntu 根文件系统并 QEMU 测试

• 准备构建环境
  • 在 Ubuntu 主机安装工具链与依赖：
    • sudo apt update
    • sudo apt install -y build-essential libncurses-dev bison flex libssl-dev libelf-dev
• 获取并编译内核
  • 获取 Ubuntu 内核源码（示例为 Ubuntu 20.04 分支 focal；请按你的目标版本调整）：
    • git clone https://git.launchpad.net/ubuntu-kernel/ubuntu/ -b ubuntu-focal ubuntu-kernel
  • 配置与编译（示例为 x86_64；ARM 需切换 arch 配置与交叉编译链）：
    • cd ubuntu-kernel
    • make defconfig
    • make -j$(nproc)
    • sudo make modules_install install
• 创建根文件系统与 initramfs
  • 创建临时根并挂载为 tmpfs（便于快速迭代）：
    • sudo mkdir -p rootfs
    • sudo mount -t tmpfs -o size=4G tmpfs rootfs
  • 复制内核与 initramfs（版本号以实际为准，如 5.15.0-xx-generic）：
    • sudo cp arch/x86/boot/bzImage rootfs/boot/vmlinuz-
    • sudo update-initramfs -c -k -d rootfs/boot
    • sudo cp /boot/initrd.img- rootfs/boot/initrd.img-
• 在 chroot 中初始化基础用户态
  • 建议先 debootstrap 一个最小化 Ubuntu 基础系统，再 chroot 配置（示例为 focal；amd64）：
    • sudo debootstrap --arch=amd64 focal rootfs http://archive.ubuntu.com/ubuntu/
    • sudo mount --bind /dev rootfs/dev
    • sudo mount --bind /proc rootfs/proc
    • sudo mount --bind /sys rootfs/sys
    • sudo chroot rootfs
      • 配置时区与基础网络：ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime；echo “nameserver 223.5.5.5” > /etc/resolv.conf
      • 设置主机名与 root 密码：echo “my-ufs” > /etc/hostname；passwd
      • 安装基础包：apt update & & apt install -y systemd-sysv locales sudo
      • 退出 chroot：exit
  • 卸载绑定挂载：sudo umount -R rootfs/dev rootfs/proc rootfs/sys
• QEMU 测试启动
  • qemu-system-x86_64
    -kernel rootfs/boot/vmlinuz-
    -initrd rootfs/boot/initrd.img-
    -append “root=/dev/sda1 rw console=ttyS0”
    -drive file=rootfs.img,format=raw,if=virtio
    -m 2048 -nographic
  • 提示：若使用 tmpfs 根，可改为 -append “root=/dev/ram0 ramdisk_size=4096000” 直接基于内存启动；持久化请预先用 dd 创建 rootfs.img 并格式化为 ext4，然后在 append 中使用 root=/dev/sda1。

三 方案二 制作可启动 Ubuntu Live ISO（UEFI/BIOS）

• 准备 chroot 环境
  • 参考“方案一”用 debootstrap 构建最小化 Ubuntu（如 focal），在 chroot 中安装桌面/工具与 Ubiquity（安装器）：
    • apt update & & apt install -y ubuntu-desktop ubiquity casper lupin-casper
    • 清理无关包与缓存：apt clean & & rm -rf /var/lib/apt/lists/*
• 生成 Live 镜像所需清单
  • 在构建目录生成 manifest（记录 Live 系统包清单）与 desktop 清单（安装后保留的包清单）：
    • sudo chroot chroot dpkg-query -W --showformat=‘${ Package} ${ Version} \n’
      | sudo tee image/casper/filesystem.manifest
    • sudo cp image/casper/filesystem.manifest image/casper/filesystem.manifest-desktop
    • 对 desktop 清单移除安装器与 Live 相关包（示例）：
      • sed -i ‘/ubiquity/d; /casper/d; /discover/d; /laptop-detect/d; /os-prober/d’
        image/casper/filesystem.manifest-desktop
• 生成 SquashFS 只读根
  • 将 chroot 目录压缩为 Live 根文件系统：
    • sudo mksquashfs chroot image/casper/filesystem.squashfs -comp xz
• 准备内核与引导文件
  • 复制内核与 initramfs 到 casper 目录（版本号以实际为准）：
    • cp chroot/boot/vmlinuz- image/casper/vmlinuz
    • cp chroot/boot/initrd.img- image/casper/initrd
  • 可选：加入 MemTest86+（BIOS）与 MemTest86（UEFI）
    • cp chroot/boot/memtest86+.bin image/install/memtest86+
    • wget -O image/install/memtest86-usb.zip https://www.memtest86.com/downloads/memtest86-usb.zip
    • unzip -p image/install/memtest86-usb.zip memtest86-usb.img > image/install/memtest86
    • rm -f image/install/memtest86-usb.zip
• 配置 GRUB（ISO 中 isolinux/grub.cfg 与 EFI 引导）
  • 在 image/ 下创建标记文件：touch image/ubuntu
  • 创建 image/isolinux/grub.cfg（示例菜单项）：
    • search --set=root --file /ubuntu
    • insmod all_video
    • set default=“0”
    • set timeout=30
    • menuentry “Try Ubuntu FS without installing” { linux /casper/vmlinuz boot=casper nopersistent toram quiet splash — initrd /casper/initrd }
    • menuentry “Install Ubuntu FS” { linux /casper/vmlinuz boot=casper only-ubiquity quiet splash — initrd /casper/initrd }
    • menuentry “Check disc for defects” { linux /casper/vmlinuz boot=casper integrity-check quiet splash — initrd /casper/initrd }
    • menuentry “Test memory Memtest86+ (BIOS)” { linux16 /install/memtest86+ }
    • menuentry “Test memory Memtest86 (UEFI, long load time)” { insmod part_gpt insmod search_fs_uuid insmod chain loopback loop /install/memtest86 chainloader (loop,gpt1)/efi/boot/BOOTX64.EFI }
• 生成 ISO
  • 安装必要工具：sudo apt install -y xorriso grub-pc-bin grub-efi-amd64-bin mtools
  • 目录结构示例：image/{ casper,isolinux,install,EFI/BOOT/}
  • 生成 ISO（BIOS + UEFI 双引导）：
    • grub-mkrescue -o ubuntu-fs.iso
      -iso-level 3
      -J -joliet-long
      –modules=“linux16 linux normal iso9660 search all_video gfxterm png jpeg”
      image/
      –efi-directory=image/EFI/BOOT
      –boot-directory=image/isolinux

四 常见问题与优化

• 架构与交叉编译
  • x86_64 可直接在主机编译；ARM 需准备交叉工具链与相应内核配置（如 arm64 使用 aarch64-linux-gnu-* 工具链）。
• 内核与 initramfs
  • 若使用自定义内核，确保启用必要驱动（如 CONFIG_BLK_DEV_INITRD、CONFIG_VIRTIO、文件系统如 ext4、以及你的存储/网卡驱动）。
• 持久化与分区
  • ISO 默认不持久化；如需持久化，可在启动参数加入 persistent 并准备持久化分区/文件。
• 镜像体积优化
  • 使用 xz 压缩的 SquashFS；在 chroot 中清理缓存与临时文件；移除不必要的语言包与文档。
• 启动失败排查
  • 检查内核日志（dmesg）、initramfs 是否包含必要模块、GRUB 根设备搜索是否正确（search --set=root --file /ubuntu）。
• 安全与维护
  • 在 chroot 中设置 root 密码、创建普通用户、配置 /etc/fstab、时区与网络；定期 apt update/upgrade 与内核更新。

以上流程覆盖“最小根文件系统 + QEMU 验证”和“可启动 Live ISO（UEFI/BIOS）”两条主线，可按需裁剪与扩展。

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