从零做出一个能启动的 Linux

# ① 源头控制: 最小安装, 不许"推荐包"搭车
debootstrap --variant=minbase bookworm /mnt …
apt install -y --no-install-recommends vim

# ② 删缓存: apt 下载的 .deb 和软件索引 (通常省 200MB+)
apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# ③ 删文档: man 手册、说明、info
rm -rf /usr/share/doc/* /usr/share/man/* /usr/share/info/*

# ④ locale 精简: 只留需要的语言
localepurge   # 或手动清空 /usr/lib/locale 与 /usr/share/locale

# ⑤ 日志限额: 防止 journald 把镜像撑胖
mkdir -p /etc/systemd/journald.conf.d
printf '[Journal]\nSystemMaxUse=50M\n' > /etc/systemd/journald.conf.d/size.conf

# ⑥ Live 系统终极武器: squashfs 只读压缩 (zstd)
mksquashfs rootfs/ filesystem.squashfs -comp zstd -Xdict-size 100%

# Debian/Ubuntu: 从此每个 .deb 安装时自动跳过这些路径
path-exclude=/usr/share/man/*
path-exclude=/usr/share/doc/*
path-exclude=/usr/share/info/*

du -xh --max-depth=1 / 2>/dev/null | sort -h | tail -15
# 典型元凶排行: /usr/lib/firmware · /usr/share · /var/cache · /usr/lib/modules
rm -rf /lib/firmware/*    # 嵌入式敢删: 省几百 MB (桌面机慎删!)
journalctl --vacuum-size=20M   # 立刻裁剪已积累的日志

# ① 三种造 4G 空文件的方式, 占用完全不同:
truncate -s 4G sparse.img    # 稀疏文件: ls 4G, du 几乎 0
fallocate -l 4G real.img     # 真实占盘: ls 4G, du 4G
dd if=/dev/zero of=real.img bs=1M count=4096

# ② 查看任意镜像的真身
qemu-img info disk.qcow2
qemu-img convert -O qcow2 disk.raw disk.qcow2   # 格式互转/回收空洞

# ③ 把镜像当本地硬盘挂载 (raw 才能直接 loop)
sudo losetup -fP disk.img && ls /dev/loop0p*

UEFI 固件 (信任微软根证书)
 └→ shim.efi           # 微软第三方签名的小跳板, 存放允许名单
     └→ grubx64.efi    # 发行版私钥签名, 由 shim 校验
         └→ vmlinuz    # 发行版私钥签名, 引导器校验
# 自编译内核? 用 mokutil 导入你自己的 MOK 密钥, 或关掉 Secure Boot

# 1) 下载静态编译的 busybox (约 1MB)
wget https://busybox.net/downloads/binaries/1.35.0-x86_64-linux-musl/busybox
chmod +x busybox

# 2) 搭一个 initramfs 目录树
mkdir -p initramfs/{bin,sbin,etc,proc,sys,dev}
cp busybox initramfs/bin/ && cd initramfs
for i in $(bin/busybox --list); do ln -s /bin/busybox bin/$i; done

# 3) 写一个 init 脚本 —— 它将替代整个 systemd
cat > init <<'EOF'
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
echo "🎉 欢迎来到你亲手造的最小 Linux!"
exec /bin/sh
EOF
chmod +x init

# 4) 打包成 initramfs (cpio 格式)
find . | cpio -o -H newc | gzip > ../initramfs.cpio.gz

# 5) 启动! 内核直接从内存里的 initramfs 跑, 不需要任何磁盘 🤯
qemu-system-x86_64 -m 256 \
  -kernel /boot/vmlinuz-$(uname -r) \
  -initrd initramfs.cpio.gz \
  -append "console=ttyS0" -nographic

::sysinit:/bin/mount -t proc none /proc
::sysinit:/bin/mount -t sysfs none /sys
::sysinit:/bin/mount -t devtmpfs none /dev
::respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100   # 串口可登录
::ctrlaltdel:/sbin/reboot

# 场景: 内核 panic — VFS: Unable to mount root fs
# 嫌疑: root= 写错 / initramfs 缺存储驱动 (nvme? usb?) / UUID 变了
# 取证1: 在 GRUB 菜单按 e, 把 linux 行改成:
linux /boot/vmlinuz root=/dev/sda1 rw loglevel=7 console=ttyS0
# 取证2: 在 live 系统里核对 UUID
blkid                     # 镜像里 root= 写的 UUID 与这里一致吗?
lsinitramfs /boot/initrd.img-6.1 | grep -E 'ext4|nvme'

# 场景: 系统起来了但服务起不来 / 卡在启动画面
journalctl -xb            # 本次启动的完整日志 (红字是重点)
journalctl -b -1 -p err   # 上一次启动的错误级日志
systemctl --failed        # 谁没起来
systemd-analyze blame     # 启动慢的元凶排行 (彩蛋)

# 虚拟机专属调试: 串口直出, 媲美真机串口线
qemu-system-x86_64 -drive file=disk.img,format=raw -m 512 \
  -append "console=ttyS0 loglevel=7" -nographic

# ① /etc/default/grub — 让 GRUB 菜单也走串口
GRUB_TERMINAL="serial console"
GRUB_SERIAL_COMMAND="serial --unit=0 --speed=115200"

# ② 内核参数 — 注意: 最后一个 console= 才是 init 的输出终端
GRUB_CMDLINE_LINUX="console=tty0 console=ttyS0,115200"

# ③ 串口上要能登录: 启用 getty
systemctl enable serial-getty@ttyS0

mount /dev/sda2 /mnt              # 挂坏系统的根分区
mount /dev/sda1 /mnt/boot/efi     # ESP (UEFI 机器才有这步)
for d in dev proc sys run; do mount --bind /$d /mnt/$d; done
chroot /mnt
  grub-install ... && update-grub   # 修引导
  update-initramfs -u               # 补驱动
fsck.ext4 -f /dev/sda2            # 查文件系统 (chroot 前在 live 里做更稳)

GNU GRUB  version 2.12
┌────────────────────────────────────────────┐
│ *Debian GNU/Linux                          │
│  Advanced options for Debian GNU/Linux     │
│  Memory test (memtest86+)                  │
└────────────────────────────────────────────┘
Use ↑ and ↓ keys. Press 'e' to edit  (改本次启动!)
Press 'c' for GRUB command line    (救命 Shell)

setparams 'Debian GNU/Linux'
        load_video
        insmod gzio
        linux   /boot/vmlinuz-6.1.0 root=UUID=abcd-1234 ro  quiet
#      ↑ 在这一行末尾随便加/删参数, Ctrl+X 或 F10 按"临时改"后的方式启动

# ① 编辑默认参数 (这个文件是给人看的, grub.cfg 是生成物别手改!)
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"   # 正常模式附加参数
GRUB_CMDLINE_LINUX="console=ttyS0,115200"    # 所有模式(含恢复模式)附加
GRUB_TIMEOUT=5          # 菜单等待秒数
GRUB_TERMINAL=console   # 纯文本菜单 (服务器友好, 分辨率不坑)

# ② 生成新配置
update-grub                          # Debian/Ubuntu
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg   # RHEL/Fedora/openEuler

grub> ls                           # 看看有哪些盘和分区
 (hd0) (hd0,msdos1) (hd1,gpt1) (hd1,gpt2)
grub> ls (hd0,msdos1)/             # 找到 /boot 在哪个分区
grub> set root=(hd0,msdos1)
grub> linux /boot/vmlinuz root=/dev/sda1 ro
grub> initrd /boot/initrd.img
grub> boot                         # 🚀 手动点火
# 进了系统记得 grub-install + update-grub 把它修好!

boot.img      # 446 字节, 住 MBR —— 只干一件事: 把下一层装进内存
core.img      # 住 MBR 缝隙 / BIOS boot 分区 / ESP —— 内含文件系统驱动
/boot/grub/   # 全部模块 + grub.cfg —— 菜单与功能真正住在这里
# UEFI: grubx64.efi 把 core+模块打包成单个文件放进 ESP
# grub rescue> = core.img 活着但找不到 /boot/grub —— 所以自救靠 insmod normal

menuentry 'Debian GNU/Linux' --class debian {
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root 1a2b-3c4d
        linux   /boot/vmlinuz-6.1.0 root=UUID=1a2b-3c4d ro quiet
        initrd  /boot/initrd.img-6.1.0
}
# search 按 UUID 找分区再设为 $root —— 这就是为什么换磁盘后它能自适应

— 制作 ——————————————————————————————
truncate -s 2G img.raw              # 造稀疏空盘
parted -s img.raw mklabel msdos|gpt mkpart primary ext4 1MiB 100%
losetup -fP img.raw; mkfs.ext4 -F /dev/loop0p1; mount /dev/loop0p1 /mnt
debootstrap --variant=minbase bookworm /mnt http://deb.debian.org/debian
debootstrap noble /mnt http://archive.ubuntu.com/ubuntu   # Ubuntu 版
grub-install --boot-directory=/mnt/boot /dev/loop0
qemu-system-x86_64 -drive file=img.raw,format=raw -m 512
— 瘦身 ——————————————————————————————
apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/* /usr/share/{doc,man,info}
mksquashfs rootfs/ sys.squashfs -comp zstd
qemu-img convert -O qcow2 a.raw b.qcow2   # 顺带回收空洞
— 排障 ——————————————————————————————
GRUB 按 e → loglevel=7 去 quiet → Ctrl+X
console=ttyS0,115200 + qemu -nographic   # 串口看全程
init=/bin/bash · systemd.unit=rescue.target · break=mount
journalctl -xb -p err · blkid · lsinitramfs
Q-Code: 55 内存 · A2 硬盘 · F1 看屏幕 · Port 80H Debug 卡