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php爱好者> php文档>构造Linux的图形化安装程序(1)

构造Linux的图形化安装程序(1)

时间:2007-02-17  来源:PHP爱好者

   这是一个向用户介绍如何构造Linux的图形化安装程序的专栏。介绍的内容包括:安装环境的定制,图形化启动,本地化支持,分区功能,如何支持reiserfs、raid、lvm,rpm包的安装,定制各种启动配置脚本等等。本文是这个系列文章的第一篇,主要是向您介绍如何定制系统安装环境,包括生成安装内核,初始Ram盘的生成,最小化安装环境的定制。
   自从Caldera推出了第一个Linux系统下的图形化安装程序以来,现在的主流Linux发布大多都使用图形化的安装程序进行系统环境的安装,比如RedHat的安装程序anaconda,Suse的安装程序yast2,Caldera的安装程序lizard,以及Mandrake的安装程序gi。

   这些主流厂商的安装程序都有一个共同的特点,就是它们都是先构造一个完备的最小化的Linux运行环境,定制Linux的启动过程,使得系统内核启动后,加载一个系统装载程序,这个程序将定制好的Linux运行环境部分或者全部加载进入内存,然后将控制转移到图形化安装程序。最后再由此程序启动的图形环境(XFree86),设置对应的语言环境,启动对应的系统安装过程。

   1 主流安装程序简介
   Caldera的安装程序lizard是Linux世界的第一个图形化安装程序,它的全部程序使用c++语言编制,图形化的风格是基于kde和qt的。值得一提的是,caldera在定制图形化安装时,修改了内核,实现了内核的图形化启动,同时其安装程序的硬件检测功能很强大,可以检测到部分非即插即用的isa设备,而且还提供了类似html风格的帮助系统。因为安装程序要求精炼的环境,而此时通用的XWindows窗口管理器是无法满足需求的(太大而且占用资源太多),所以caldera中还提供了一个最小化的窗口管理器lwm。在caldera安装系统包的过程中,您还可以玩吃豆子游戏,这也是lizard的一大创意。

   Redhat的安装程序anaconda可能是大家最熟悉的安装程序之一。它的全部程序都是由Python完成。Python是一种面向对象的脚本语言,您可以在http://www.python.org获得它的相关资料。Redhat使用Python Gtk作为图形界面的开发工具。在您解开anaconda的源码包之后,您会发现一个anaconda的文件,这是程序执行的主文件。它提供了一个最小化的slang库以支持文本方式的安装。Redhat的安装程序最大的特点就是很稳健,支持的驱动程序较多,对硬件的支持很强(这说明Redhat安装内核定制得非常好,而且得到了相当多的厂商支持)。但是Redhat安装程序的功能不是特别强,比如对于reiserfs、lvm不提供支持,不支持中文安装(7.2可能会推出中文版)。也有很多厂商的安装程序是稍微修改了RedHat源码构成的,比如VALinux、中科红旗等。

   对于Mandrake的安装程序gi,它的全部程序都是使用Perl编制,您可以从Mandrake的CVS服务器上下载最新的安装程序。Perl是一种功能强大的脚本语言,可以非常方便的处理Linux上的各种配置脚本,它的图形界面使用Perl-GTK编制。Mandrake的安装程序是第一种提供中文安装的主流发布。它的安装程序的特点是新,支持的功能相当多,包括配置复杂的文件系统,支持无线通讯设备,多种打印机支持等等。

   Redhat和Mandrake的安装程序都是由脚本构成的,它们虽然速度稍慢,但是其构成的安装程序一般都比较稳定,而且便于移植到其他平台上。Redhat的整个安装环境是保存在一个stage2.img的文件里。您可用命令:
   mount -o loop stage2.img /mnt/tmp

   将其挂接到指定的目录下,察看Redhat安装程序的结构。Mandrake的安装环境保存在mdkinst的目录下。

   2 安装环境的构成
   一个图形化的安装环境实际上就是一个最小化的Linux运行环境。一般由如下几部分构成:Linux系统安装内核,Linux系统的初始Ram磁盘,系统运行所需的一些shell命令和程序所必需的系统库,初始化程序,系统运行时必须的外部命令,XFree86子系统,字体集和本地化的环境设置,系统的桌面风格和贴图,键盘映射,设备配置数据库,系统安装程序等部分。

   系统内核vmlinuz存在系统的启动映像之中,在系统启动时调入,然后Linux调入初始Ram磁盘,由此Ram磁盘上的程序加载运行安装程序的第一阶段加载程序。这是个可执行程序,它一般执行加载硬盘驱动模块,将磁盘上的整个安装环境调入内存,并作为根分区挂接。

   这时就有一个在内存中的最小化的Linux系统了,一段映像程序结束运行,释放自己所占的内存,并将控制转移到真正的系统安装程序。这时系统安装程序开始启动XFree86子系统,设置正确的本地化环境,包括本地化环境变量,字体集,正确的键盘映射等,这时就允许用户进行交互,从而在用户的干预下,完成整个系统的安装过程。

   整个安装过程的一般流程:

   2.1 定制安装内核
   一个好的安装程序内核是和安装程序紧密相关的,它必须是完备的和精简的。完备的内核是指:如果安装程序要对某方面的功能进行支持的话,必须在内核中也提供相应的支持。精简的内核是指:对于安装程序不需要的功能,内核一定不要支持,而且能作为模块存在的,就一定要把它设置为模块。这样定制出来的内核很小,保证了定制的内核以及必须的硬盘驱动模块能放入启动映像中。

   例如,对于2.4.3内核一组选项是:(在下面的一组选项中没有注明的选项,可以在定制安装程序的内核时省略)

   Loadable module support         可加载模块支持
  
  • Enable loadable module support   将可加载模块支持打入内核
      
    •  Kernel module loader        将内核模块加载器打入内核

         Processor type and features 内核支持的处理器类型
         (386) Processor family     选择386兼容方式编译内核
      Toshiba Laptop support    东芝笔记本支持作为模块
         (off) High Memory Support    对大于2GB的内存不提供支持

         选择386兼容方式是为了保证安装程序具有良好的兼容性,在某种程度上来说,速度的快慢并不是衡量安装程序的指标。一个好的安装程序,应该具有高稳定性和高兼容性。

         General setup                一般选项
        
    • Networking support           内核级网络支持
        
    • PCI support               内核级PCI总线支持
         (Any)  PCI access mode           PCI硬件的存取方式
        
    • EISA support                内核级EISA总线支持
        
    • Support for hot-pluggable devices    支持热插拔设备
        
    • System V IPC                SystemV的进程间通讯机制
         (ELF) Kernel core (/proc/kcore) format 内核文件格式为ELF
      Kernel support for a.out binaries  内核模块支持a.out文件
         <*> Kernel support for ELF binaries   内核支持ELF格式
      Kernel support for MISC binaries   内核模块支持其他的格式

         对于网络支持和IPC机制的内核支持是必须的,因为Linux上的很多程序,即便它没有进行网络通讯,它也用这些方式进行进程间通讯。对于ELF的内核支持也是必须的,因为安装程序需要使用初始内存映像(initrd),这种方式需要调用程序完成一些初始化的工作,这就要求内核必须能够支持ELF可执行文件格式。其他对于PCI、EISA设备的支持,是提高安装内核硬件兼容性的必要选项。

         Parallel port support      并行端口支持,要引入并口设备支持时
      Parallel port support     模块化的并行端口支持
        PC-style hardware     PC类型的硬件
        
    •   IEEE 1284 transfer modes IEEE 1284传送模式支持(支持设备自检)

         对于并口而言,为了自动检测连接到并口的设备,必须将IEEE 1284传送模式支持打入内核。对于不支持IEEE 1284传送模式的并口设备,系统是无法进行自动检测的。

         Plug and Play configuration   
      Plug and Play support      模块化的即插即用设备支持
         ISA Plug and Play support  模块化的ISA即插即用设备支持

         在2.4.x内核中,对ISA Plug and Play设备的支持存在一些错误,对于部分设备,将此选项置入内核,设备是无法正常工作的。因此,建议在定制内核时,对此类设备的支持采用内核模块方式。

         Block devices              引入对块设备的支持
         <*> RAM disk support         核心支持RAM磁盘
         (4096) Default RAM disk size
        
    •  Initial RAM disk (initrd) support

         初始RAM磁盘的内核支持。因为安装程序需要设置初始内存镜像以加载设备模块,所以这一选项对于安装程序是必须的。
         其他的选项都作为设备模块存在,在需要时可以放入初始内存镜像中。

         Multi-device support (RAID and LVM)
        
    • Multiple devices driver support (RAID and LVM)
         <*>  RAID support           将设备模块md.o打入内核
         如果将md.o不置入内核,仅为模块方式,raid分区将无法作为根分区启动系统。这主要是因为raid设备需要在启动之初对硬盘进行读写,以决定raid分区的位置,类型等参数。
         Linear (append) mode
         RAID-0 (striping) mode
         RAID-1 (mirroring) mode
         RAID-4/RAID-5 mode
         Multipath I/O support
         Logical volume manager (LVM) support

         为了支持软件RAID设备和逻辑卷管理的分区,将上述设备定制为内核模块。为了对上述特殊类型的存储设备进行支持,就需要mkinitrd支持生成正确的初始内存映像,同时为了在正确挂接设备模块之后,系统能正确的安装文件系统并进行检查,也必须提供初始启动脚本的支持(initscript)。

         Networking options
      Packet socket      设置包协议
         <*> Unix domain sockets   支持unix域套接字
        
    • TCP/IP networking    内核支持TCP/IP网络

         ATA/IDE/MFM/RLL support   对ATA/(E)IDE和ATAPI的低端存储设备提供支持。
         <*> ATA/IDE/MFM/RLL support
         IDE, ATA and ATAPI Block devices
         <*> Enhanced IDE/MFM/RLL disk/cdrom/tape/floppy support
         <*> Include IDE/ATA-2 DISK support
         <*> Inculde IDE/ATAPI CDROM support
      Inculde IDE/ATAPI TAPE support
         <*> Inculde IDE/ATAPI FLOPPY support
      SCSI emulation support

         IDE chipset support/bugfixes作为内核支持存在
         对常见的IDE设备支持,最好打入内核,这样保证了安装程序可以直接从硬盘、软盘、光驱启动,而无须额外的设置。

         SCSI support
         支持的SCSI设备全部作为内核模块。这些模块将压缩以后存入初始内存映像,以便在使用SCSI控制器时,系统能够插入正确的设备驱动模块。

         Network device support
        
    • Network device support
         对网络设备包括ARCnet、Appletalk devices、Ethernet、PPP、SLIP、Token Ring等类型的设备提供支持,这些设备的驱动程序都可作为设备模块。

         ISDN subsystem
      ISDN support

         对ISDN设备提供支持,为了减小内核底层的ISDN卡的硬件驱动程序全部作为模块。

         Old CD-ROM drivers (not SCSI, not IDE)
        
    • Support non-SCSI/IDE/ATAPI CDROM drivers

         对于具体的老CDROM设备,它们的驱动程序也以模块的形式存在。

         Input core support
      Input core support
      Keyboard support
      Mouse support
      Joystick support
      Event interface support

         打开USB设备的HID支持

         Character devices
        
    • Virtual terminal
         允许您在一个虚拟终端上运行几个虚拟中断,可以使用Alt-<功能键>进行切换
        
    •   Support for console on virtual terminal
         设置一个虚拟终端作为系统控制台
      Standard/generic (8250/16550 and compatible UARTs) serial support

         生成serial.o,允许串口鼠标、串口modem以及其他相似的设备连接到标准的串行端口上。

         File systems
      Kernel automounter support
      Reiserfs support
      DOS FAT fs support
         MSDOS fs support
         VFAT (Windows-95) fs support
      Simple RAM-based file system support
      ISO 9660 CDROM file system support
        
    •   Microsoft Joliet CDROM extensions
        NTFS file system support
        
    • /proc file system support
        
    • /dev/pts file system for Unix98 PTYs
      ROM file system support
         <*> Second extended fs support
         Network File Systems作为模块

         Partition Types
        
    •  PC BIOS (MSDOS partition tables) support

         Native Language Support作为模块
         这样的选项使得定制的内核支持/proc,ext2和/dev/pts文件系统,可以使用插入模块的方式支持fat、vfat、ntfs、cdrom、reiserfs、rom文件系统。支持NFS文件系统,并能支持内核级的自动挂接。同时,在挂接文件系统时提供本地语言支持,缺省值为iso8859-1。

         Console drivers
        
    • VGA text console
        
    • Video mode selection support
      MDA text console (dual-headed)
         Frame-buffer support

         允许Linux的文本模式使用VGA模式或者是帧缓冲方式,支持Frame-buffer对于安装程序是必须的,它使得安装程序能够以fbdev的方式启动XFree86。

         Sound
      Sound card support

         对于声卡的支持,内核可以把各个声卡的设备驱动定制成模块。

         USB support
      Support for USB
        
    • Preliminary USB device filesystem

         usb文件系统,必须定制到内核中,这样以后才可以通过/proc文件系统检测安装的usb设备。usb的桥接器(uhci、ohci)和其他不同的设备驱动程序都可以作为内核模块。

         2.2 定制内存初始镜像
         由于在定制安装程序的内核时,要求内核很小,而另一方面安装程序又要支持尽可能多的硬件设备。为了支持尽可能多的硬件,尤其是特殊的存储设备,我们需要在定制初始的启动镜像时将需要支持的部分,如常见的SCSI控制器和非标准的IDE控制器的驱动程序模块放入其中。这样才能够使内核在尝试使用硬盘或其他存储设备时,其设备驱动程序已经提前加载了。

         在内核调入内存之后,如果存在内存初始镜像(initrd),那么控制会转到其上并执行配置脚本linuxrc。内存的初始镜像使引导加载器加载一个RAM盘,此RAM盘可以作为根文件系统挂接并且能在其上运行应用程序。此后,新的根文件系统能从不同的设备上挂接(比如光驱或者硬盘)。在挂接了新的文件系统之后,作为根分区的内存初始镜像将成为目录/initrd或者被卸装。

         内存初始镜像(initrd)的使用将使得系统的引导过程分成两个阶段,初始启动的内核只需保留最精简的驱动程序最小集,当启动必须加载附加的驱动模块时再由内存初始镜像加载。比如,您在使用了软件RAID方式管理硬盘并使用RAID 1类型的分区作为系统的根分区之后,就必须创建内存初始镜像。这时的内存初始镜像中包含了设备模块raid1.o以及系统命令insmod,和一个shell脚本linuxrc,其内容一定包含:
         insmod raid1.o

         在使用内存初始镜像时,系统引导过程如下:

         引导加载程序加载内核和初始化RAM盘。
         内核转变内存初始镜像为正常的RAM盘并释放内存初始镜像所用的内存。
         内存初始镜像挂接为根分区,此分区允许读/写操作。
         执行linuxrc(它可以是任何合法的执行程序,包括shell脚本;该程序以uid为0方式运行,可以完成init所做的每件基本工作)。
         在linuxrc终止时,真正的根文件系统被挂接。
         若/initrd目录存在,则initrd被移动到此处,否则,initrd被卸载。
         在根文件系统上完成正常的引导过程。例如,对于正常的系统而言,执行/sbin/init,这时控制就会转到正常的大家所熟知的启动过程了。而对于安装程序,它只需将控制转到安装过程的第一阶段,由它完成后续的安装环境的加载,设备的进一步初始化等操作。

         创建一个初始内存镜像实际上就是创建一个文件,这个文件上包含了一个ext2文件系统,它可以使用回环方式(loop)挂接到本地文件系统上。下面的shell程序段可以创建初始内存镜像:

         dd if=/dev/zero of=/tmp/initrd bs=1k count=2000
             创建一个2000k的整块文件,一定不能有碎片
         mke2fs /tmp/initrd
             创建一个ext2文件系统
         mount -t ext2 /tmp/initrd /mnt -o loop
             将此文件作为回环文件系统挂接到/mnt目录下
             创建所需的路径和文件:
         mkdir /mnt/dev
         mknod /mnt/dev/tty1 c 4 1
             mkdir /mnt/lib
             cp raid1.o /mnt/lib/
             mkdir /mnt/sbin
             cp /sbin/insmod /mnt/sbin/
             cp /sbin/ash /mnt/sbin/
             ... ...
         umount /mnt
             卸载此文件系统
         gzip -9 /tmp/initrd
         cp -f /tmp/initrd.gz /boot/initrd.img
         rm -f /tmp/initrd.gz
         这样一个内存映像文件就生成了。

         为了生成内存映像文件,内核在编译时必须打开ramdisk支持并且支持初始RAM盘,initrd中执行程序的所有对象(例如,可执行文件格式ELF和文件系统EXT2)必须编入内核,这样您生成的内存映像文件才是正常可用的。

         缺省条件下,内核的标准设置指定了根设备,另外还可以由rdev设置,或者由命令行传递参数root=xxx指定。在initrd环境下也可以改变根设备。首先,系统要挂接/proc,然后使下列文件可用:

         /proc/sys/kernel/real-root-dev
         /proc/sys/kernel/nfs-root-name
         /proc/sys/kernel/nfs-root-addrs
         real-root-dev能通过向其写入新的根文件系统设备号来改变,例如
         # echo 0x301 >/proc/sys/kernel/real-root-dev

         总而言之,创建初始内存映像文件的主要目的是为了在系统安装(启动)时配置内核模块。这时整个安装过程的最初阶段会按如下方式工作:

         系统由软盘或其它介质以最小内核启动(必须支持RAM盘,初始内存镜像,ELF类型的可执行文件,ext2类型的文件系统)并加载初始内存镜像。
         /linuxrc决定下一步的工作:
         挂接真正的根文件系统,包括对设备类型,设备驱动程序,文件系统等信息的处理。
         安装程序的发布介质(例如,CDROM,网络,磁带…)。这可以通过询问用户,自动探测,或混合的方法完成。
         /linuxrc加载必须的设备驱动程序模块。
         /linuxrc创建和管理根文件系统。
         /linuxrc写在根文件系统和任何已经挂接的其它文件系统,设置/proc/sys/kernel/...,终止。
         挂接根文件系统。
         引导加载程序被读入内存。
         引导加载程序配置带有模块集的初始内存镜像(/initrd能被修改,卸载)。
         完成系统引导时附加的安装任务。

         2.3 定制最小化的运行环境
         安装程序的运行环境是整个安装过程第二阶段,它是在内核以及初始内存映像运行之后,由第一阶段的安装程序装入内存的。在此之后,安装程序才正式从其上开始运行。定制最小化的安装程序运行环境也就是定制最小化的Linux系统运行环境。

         定制怎样的安装程序运行环境和安装程序所提供的功能密切相关。一般而言,安装程序都要打开多个控制终端,所以为了便于调试,安装环境中应该具备完整的shell命令环境。同时,为了支持图形化显示,那么安装环境还需要XFree86系统,Gtk(Qt)库环境,可能还需要gtk-engine以支持贴图的显示方式。而对于要提供多语言支持的安装程序,这就需要提供glibc的本地化环境,多种字体集,不同的键盘映射方式。另外对于安装程序提供支持的硬件设备,也应该将其驱动程序模块放入安装程序的运行环境中。

         安装程序运行环境一般应包括如下内容:

         运行时刻库,包括运行程序必须的动态库
         驱动程序模块文件,包括安装程序需要支持的设备和服务模块
         系统命令,包括各种系统命令
         多语言环境,包括键盘映射、本地化环境、字体
         XFree86系统,包括XFree86服务器
         脚本解释程序运行环境,例如Perl或Python等
         安装程序

         为了使运行环境最小,构建安装程序运行时刻库时,必须也是最精简的,也就是说,每个库文件必须被至少一个命令或者安装程序的某个部分所使用。同时在拷贝的过程中,使用strip命令拨去所有的调试信息。要检查一个命令使用了哪些动态库可以使用命令ldd。

         例如,当安装程序中包含fdisk命令时,要检查它所需要的运行库,只需要运行下面的命令:
         ldd `which fdisk`

         这样我们就可以知道,fdisk需要的动态库为libc.so.6和ld-linux.so.2。接下来的工作就是将这两个库拷贝到安装程序的运行环境,同时运行
         strip libc.so.6
         strip ld-linux.so.2
         以拨去所有的调试信息。

         下面我们以Mandrake 8.0为例,让我们看看它的安装程序运行环境包含了些什么东西。Mandrake 8.0的安装程序存放在光盘目录mdkinst下,其安装程序的目录结构是:

         /etc
         包含pcmcia设备的配置选项,sysconfig目录,调色板,Imlib缺生设置。

         /lib
         包含系统的运行库lib*和支持的驱动程序模块集。

         /usr/X11R6/bin
         包含XFree86服务器,包括XF86_FBDev、XF86_VGA16。

         /usr/X11R6/X11
         包含XFree86服务器的字体和本地化环境。

         /usr/bin/
         这是整个安装程序最关键的目录,它包含安装程序执行时需要的系统命令,安装程序源码,install2文件为安装程序的主控文件,所有安装程序的源程序保存在perl-install目录下。

         /usr/lib/
         包含多语言支持的运行库保存在gconv目录下,perl5运行所需的模块保存在perl5目录下,其他与本地化和gtk相关的设置。

         /usr/share
         包含控制台字体保存在consolefonts下,程序贴图和桌面主题贴图一部分保存在gtk目录下同时也包括此目录下的所有*.xpm,*.png文件,glibc的本地化环境保存在locale目录下,键盘映射分别保存在keymaps和xmodmap目录下,检测设备的信息文件(包含设备标识与设备驱动程序的对应关系)保存在ldetect-lst目录下。

         保存在/lib/目录下的系统运行时刻库:

         系统RPM包 动态库
         Glibc Ld-linux.so.2,libc.so.6,libcrypt.so.1,libdl.so.2,libm.so.6,libnsl.so.1,libnss_dns.so.2,libnss_files.so.2,libnss_nis.so.2,libresolv.so.2
         libext2fs2 libcom_err.so.2,libe2p,libuuid.so.1
         db3 libdb-3.1.so
         db3-devel libdb.so.2
         zlib1 Libz.so.1
         libpng2 libpng.so.2
         libgtk+1.2-devel libgtk-1.2.so.0,libgdk-1.2.so.0
         libimlib1 libgdk_imlib.so.1
         libglib1.2 libglib-1.2.so.0
         libglib1.2-devel libgmodule-1.2.so.0
         libbzip2_1 libbz2.so.1
         Lvm liblvm.so
         Rpm librpm.so.0,librpmio.so.0
         XFree86-devel LibX11.so.6,libXext.so.6
         XFree86-libs libXi.so.6
         XFree86-server-common libfont.so.1
         Freetype libttf.so.2
         表 2-1

         保存在/usr/bin/目录下系统支持的命令:

         系统rpm包 系统命令
         Ash Ash
         console-tools Consolechars
         Cpio Cpio
         Gzip Gzip
         e2fsprogs badblocks,mke2fs,resize2fs,dumpe2fs
         util-linux fdisk,rescuept
         Modutils insmod_,rmmod
         Raidtools mkraid,raidstart,
         bzip2 bzip2
         Rpmtools packdrake,parsehdlist
         perl-base Perl
         Lvm pvcreate,pvdisplay,vgchange,vgcreate,vgdisplay,vgextend,vgremove,vgscan,lvcreate,lvdisplay,lvremove
         kernel-pcmcia-cs Ifport
         Dosfstools Mkdosfs
         reiserfs-utils mkreiserfs,resize_reiserfs
         表 2-2

         另外,因为perl语言具有一部分系统功能,所以为了减小运行环境,部分命令还可以采用perl语言编制。这些命令包括:
         basename,bug,cat,chmod,chown,cp,dd,df,dirname,displaySize,dmesg,du,e2fsck,fsck.ext2,getopts,grep,gunzip,head,head_tail,header,hexdump,insmod,kill,ln,loadkeys,ls,lsmod,lspci,mkdir,mknod,mkswap,modprobe,more,mount,pack,ps,raidstop,report_bug,rights,rm,rmdir,route,sh,sort,strings,swapoff,swapon,sync,tail,tr,true,umount,uncpio,unpack,which
      php爱好者站 http://www.phpfans.net Linux|Apache|IIS.
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