深入理解 Linux 启动过程 | QEMU 启动 linux 内核和自制根文件系统

$ mkdir ~/kvm
$ cd ~/kvm
$ wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.9.263.tar.xz
#下载备用链接: https://od.srpr.cc/acgg0/linux-4.9.263.tar.xz
$ tar -Jvxf linux-4.9.263.tar.xz #解压
# 安装编译内核所需的依赖
$ sudo apt-get install git build-essential libelf-dev xz-utils libssl-dev bc libncurses5-dev libncursesw5-dev

cd ~/kvm/linux-4.9.263
wget https://gitee.com/songtianlun/USTC_OS/raw/master/term2021/lab1/.config 
# 备用链接:
# https://git.lug.ustc.edu.cn/gloomy/ustc_os/-/raw/master/term2021/lab1/.config 
# http://222.186.10.65:8080/directlink/3/.config
# https://raw.githubusercontent.com/ZacharyLiu-CS/USTC_OS/master/term2021/lab1/.config
# https://gitee.com/songtianlun/USTC_OS/raw/master/term2021/lab1/.config

# 说明：直接使用 USTC 提供的配置好的精简 .config ，可以用于快速看到效果，若想深入了解配置含义需自行查阅资料。

cd ~/oslab/linux-4.9.263
make menuconfig   #本次实验直接选择Save,然后exit

make -j $((`nproc`-1)) 
# 编译线程数的选择上，一种说法是使用(你的CPU核心数-1)个线程进行编译，一种说法是使用 CPU核心数*2，自行调整即可，只影响编译速度，对编译结果没有影响。

...
Kernel: arch/x86/boot/bzImage is ready  (#1)
# 最后出现这个即为成功，我们后面会启动这个 bzImage

/*************************************************************************
	> File Name: hello.c
	> Description: hello.c
	> Author: songtianlun
	> Mail: songtianlun@frytea.com 
	> Created Time: 2021-11-16 12:39:37
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>
void main()
{
    printf("Hello World\n");
    printf("世界，你好！\n");
    printf("Hello World\n");
    fflush(stdout);
    while(1);
}

$ cd ..
使用静态编译链接．
$ gcc -static -o helloworld hello.c
将helloworld制作成cpio
$ echo helloworld | cpio -o --format=newc > rootfs
1776 blocks
$ ls -la rootfs
-rw-rw-r-- 1 seijia seijia 909312 12月 21 13:15 rootfs

$ cd ~/kvm
$ wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.32.1.tar.bz2
#下载备用链接: https://od.srpr.cc/acgg0/busybox-1.32.1.tar.bz2
$ tar -jxvf busybox-1.32.1.tar.bz2
$ cd ~/kvm/busybox-1.32.1

# 编译busybox
$ make menuconfig
#修改配置如下：(空格键勾选)
Settings –>
  Build Options
   [*] Build static binary（no share libs）

# 编译并安装
$ make -j $((`nproc`-1))
$ sudo make install

cd ~/kvm/busybox-1.32.1/_install
sudo mkdir dev 
sudo mknod dev/console c 5 1
sudo mknod dev/ram b 1 0 
sudo touch init

#!/bin/sh
echo "INIT SCRIPT"
mkdir /proc
mkdir /sys
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mkdir /tmp
mount -t tmpfs none /tmp
echo -e "\nThis boot took $(cut -d' ' -f1 /proc/uptime) seconds\n"
exec /bin/sh

# 首先为 init 赋予可执行权限
$ sudo chmod +x init
# 进入 busybox 编译成果目录
cd ~/kvm/busybox-1.32.1/_install
# 使用 cpio 制作成 rootfs，为区分方法一，这里使用另一个名称并压缩
find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ~/kvm/initramfs-busybox-x64.cpio.gz
# 注意：该命令一定要在busybox的 _install 目录下执行
# 注意：每次修改_install,都要重新执行该命令

$ qemu-system-x86_64 -s \
    -kernel ./linux-4.9.263/arch/x86/boot/bzImage  \
    -initrd ./rootfs \
    -append "root=/dev/ram rdinit=/helloword"
# 注意指定正确的内核和根文件系统位置

$ qemu-system-x86_64 -s \
    -kernel ./linux-4.9.263/arch/x86/boot/bzImage  \
    -initrd initramfs-busybox-x64.cpio.gz \
    --append "nokaslr root=/dev/ram init=/init"
# 注意指定正确的内核和根文件系统位置