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基于Linux的操作系统实验系统第1页第一章操作系统构成实验【实验目的】通过本实验了解一个操作系统的基本组成部件，掌握Linux操作系统的基本操作，并利用实验平台提供的Linux操作系统掌握如何构造一个基本的微型Linux操作系统。【准备知识】1、了解LinuxOS的启动流程。2、了解软盘的结构。3、了解开机载入程序──引导软件LILO。4、了解Linux根文件系统的基本组成。【实验内容】1、Linux操作系统的基本操作。2、通过实验平台提供的Linux操作系统中的make工具重新配置新内核，要求所配置的内核尽量小。3、制作一张启动盘（BootDisk）。要求该启动盘放于一张软盘（floppy）上，用LILO引导器引导，其引导内核为上面新配置的内核，同时考虑它所引导的根文件系统（RootFilesystem）放于第二张软盘上。4、制作一张根文件系统盘（RootFilesystemDisk）。要求该启动盘也能放于一张软盘上，并能通过上面做成的启动盘成功引导并进入系统，从而得到一个微型的Linux操作系统。【实验指导】一．Linux操作系统的基本操作1、启动和登录Linux操作系统。直接加电启动，以root身份登录。2、在基于字符的交互界面上，进行Linux操作系统的常用操作命令操作。常用操作命令有如下一些：（1）关于目录的操作命令：cd、ls、mkdir、rmdir等；（2）关于文件的操作命令：cat、find/which、man/help、vi/vim、cp、dd、rm、基于Linux的操作系统实验系统第2页fdformat等；（3）关于系统管理的操作命令：adduser、addgroup、df、su、ctl+Fn(n=1、2、3、4、5、6)等；（4）安装和卸载文件系统：mount、umount等。3、在Linux操作系统的XWindows环境下，常用应用程序的使用。4、关闭Linux操作系统。二．通过Linux操作系统中的make工具重新配置新内核1、进入到LinuxOS中的/usr/src/linux-n.n.n子目录下（n.n.n为Linux的内核版本号）。2、执行命令makemrproper，其作用是文件归位。3、执行命令makemenuconfig，配置新内核。在此过程中，可根据自己的需要去配置各个选项。不过在配置filesystems时，一定要选上secondextendedfs(Ext2)support和DOSFATfssupport、VFATfssupport之一。4、执行命令makedep。5、执行命令makeclean。6、执行命令makebzImage（如果内核不大则可执行命令makezImage）。7、执行命令makemodules和命令makemodules_install（若配置中加入了模块的支持＜选项为M＞。）以上命令执行完后，在/usr/src/linux-n.n.n/arch/i386/boot子目录下便可得到新配置的内核bzImage（或zImage）。三．制作一张启动盘（BootDisk）1、mke2fs-i8192-m0/dev/fd0大小（1440）(该大小可小于1440K，根据自己配置的新内核的大小来确定，但不能小于新内核的大小；“–i8192”表示每8192bytes一个node)2、mount/dev/fd0/mnt(装载软盘)3、rm-rf/mnt/lost+found/(此行命令也可不要)4、mkdir/mnt/{boot,dev,etc}5、在/mnt/etc下编写lilo.conf文件：#cd/mnt/etc（进入/mnt/etc目录）#vililo.conf（创建lilo.conf文件）以下为lilo.conf文件的内容：基于Linux的操作系统实验系统第3页boot=/dev/fd0install=/boot/boot.bmap=/boot/mapread-writeramdisk=nnnn（大小，如4096）backup=/dev/nullcompactlinear（此命令可以避免1024柱面问题）image=bzImage（新配置的内核；若裁减的内核＜4096K，则可以用zImage。）label=SDLinux（自己可随意命名）root=/dev/fd06、cp-dpR/dev/{fd0,null}/mnt/dev/（此处的–dpR选项一定不可少）7、cp/boot/{boot.b,map}/mnt/boot/8、cp/……/bzImage/mnt/（前面配好了的新内核）9、lilo-v-C/etc/lilo.conf-r/mnt10、rdev-r/mnt/bzImage49152(根文件系统位于第二张盘的第0块)11、umount/mnt（卸载软盘）当然，可以先将lilo.conf文件、bzImage文件等后面需要的文件准备好，再将整个过程用vi/vim工具编写成一个shellscript文件（命名为bootdisk），编写好文件后，再用命令chmod755bootdisk（上面编写的文件名）改变该文件的执行权限以使之成为可执行文件。最后将一个干净的软盘（floppy）插入软驱，执行./bootdisk↙bootdisk盘就完全做好了。上面“rdev–r/mnt/bzImage49152”是设置内核镜像文件中的ramdisk的偏移量（offset）以指出如何确定定位根文件系统。这就需要计算ramdisk的offset，它是通过命令rdev来设置的，其内容的含义如下：bits0-10：Offsettostartoframdisk,in1024bytesblocksbits11-13：unusedbit14：Flagindicatingthatramdiskistobeloadedbit15：Flagindicatingtopromptbeforeloadingrootfs如果位15被设置为1，当系统启动时，会提示把另一张软盘插入软驱中。如果Root盘放在另一张软盘上的话，这个设置是很有必要的。计算offset的方法如下：基于Linux的操作系统实验系统第4页如果制作单一的Boot&Root盘，则压缩的RootFilesystem会被放置在内核之后，从而offset会是第一块freeblock（这个值应该会与KERNEL_BLOCKS相等）。bit14会被设为1，bit15会被设为0。比如，若启动盘根文件系统始于数据块453（十进制），则ramdisk偏移量应为453＋214＝453＋16384＝16837。而如果Boot&Root盘有两张，启动盘根文件系统始于第二张盘的block0，则offset为0，bit14会被设为1，bit15也会被设为1。从而ramdisk偏移量应为214＋215＝16384＋32768＝49152。四．制作一张根文件系统盘（RootFilesystemDisk）1准备DEVICE为了能够创建一个如上所述的RootFilesystem，必须有一个足够大的设备，能存放压缩之前的所有文件。一般有以下几种选择：（1）使用Rmdisk（即DEVICE＝/dev/ram0），时内存被模拟成一台驱动器。（2）使用硬盘Partition，如果你的硬盘有一个未使用且足够大的Partition。（3）使用一个LoopbackDevice，这可以把一个磁盘文件当作一台设备来使用。选择好其中一种（此处我选择最后一种）后，准备设备文件DEVICE用如下命令：ddif=/dev/zeroof=DEVICEbs=1kcount=4096↙(此处4096可根据需要改为其它数)这行指令送出一堆0把DEVICE填满。而用0填满DEVICE是关键的一步，因为RootFilesystem之后会被压缩，所以所有未使用的部分应被用0填满以达到最大的压缩比。无论何时从RootFilesystem删除文件，请记住这个事实。实际上RootFilesystem只是释出（de-allocate）这些blocks，但并没有再把它们填为0。从而如果执行过多的删除与拷贝动作，压缩后的RootFilesystem最后会比必要的大，甚至大出很多。2选择所创建的RootFilesystemDisk的文件系统LinuxKernel能够识别两种直接copy到Ramdisk上的文件系统—Minix和Ext2，其中Ext2性能更好。一般选择Ext2文件系统。使用Ext2，会发现用“–i”选项定义比缺省更多的信息节点非常有用。命令mke2fs在缺省情况下在1.44M的软盘上产生360个信息节点，而使用压缩格式的根文件系统需要更多的信息节点，所以使用如下命令创建根文件系统可以创建2000个信息节点(一般不会用光):mke2fs–m0–i2000DEVICE↙mke2fs将会自动判断设备容量的大小并相应地配置其自身，其中“–m0”参数防止它给root保留空间，这样会腾出更多的有用空间。基于Linux的操作系统实验系统第5页接着挂上这个DEVICE到/mnt：mount–text2–oloopDEVICE/mnt↙如果/mnt这个mount点并不存在，你就应用mkdir在“/”目录下创建一个/mnt。3制作RootFilesystemDisk以下是RootFilesystem最起码有的目录:（1）/dev：里面存放设备文件（Devices），为达成I/O工作所需（2）/bin：被认为是系统一部分的基本二进制执行文件（3）/sbin：重要的（Critical）系统二进制执行文件（binaries）（4）/etc：里面存放系统配置文件（5）/lib：提供run－time支持的共享函数库与函数库装载器（6）/usr：额外的工具程序与应用程序（7）/proc：一个把procfilesystem放置于其下的stub（8）/mnt：维护其他磁盘所用的磁盘挂入点（mountpoint）（9）/var：主要放置系统参数和配置（10）/tmp：临时文件存放点上述的/proc、/mnt、/tmp在RootFilesystem中均为空，只需要用mkdir造出即可。用如下命令以上目录：mkdir/mnt/{dev，bin，sbin，etc，lib，usr，proc，mnt，var，tmp}↙其余的分述如下。3.1子目录/dev/dev目录包含很多特殊的文件，这些文件是给系统上所有设备使用的，这样的目录在每一个Linux系统中都必须有。该目录本身是一个一般的目录，可以用一般的方法，即用mkdir创建，然而其下的特殊文件就必须用mknod命令来创建。不过，可以用cp命令拷贝出现有Linux系统中/dev目录中的内容，再删去不需要的设备文件，方法如下（假设挂靠在/mnt下，以下同）：cp–dpR/dev/{arp，atibm，audio，audio1，aztcd，cdu535，cm2060d，console，cua0，cua1，cua2，cua3，cua4，fd0，fd0h1200，fd0h1440，fd0u1440，fd1，fd1h1200，fd1h1440，fd1u1440，full，gscd0，hd*，icmp，inet，inportbm，ip，kmem，lmscd，logibm，loop*，lp0，mcd，mcdx0，mcdx1，mem，nrft0，nst0，nst1，null，par0，par1，基于Linux的操作系统实验系统第6页par2，port，psaux，ptyp*，ram*，rft0，rmt16，rmt8，sbpcd*，scd0，scd1，sg*，sjcd，socket，socksys，sonycd，spx，st0，st1，systty，tape_d，tape_reset，tcp，tty*，udp，unic，zero}/mnt/dev↙其中“-dp”参数确保symboliclinks是以links的方式来copy，而不是copy链结文件所指向的targetfile，同时原本的文件属性也被保留，从而保留了