创建Linux系统ISO的主要技术分析


1. 安装isolinux
$mkdir -p isolinux-test/isolinux
下面复制的文件从syslinux的源码目录中来，可能需要编译。
$cp core/isolinux.bin isolinux-test/isolinux
$cp com32/menu/menu.c32 isolinux-test/isolinux
$cat > isolinux.cfg <<EOF
>UI menu.c32
>label isolinux-test
> menu label isolinux-test
>EOF
$genisoimage -no-emul-boot -boot-info-table -boot-load-size 4 \
>-o isolinux-test.iso -b isolinux/isolinux.bin -c isolinux/boot.cat \
>isolinux-test
上面命令创建一个可以启动的ISO， -c参数是可选的，如果没有指定，那么将
在ISO的根目录下生成boot.catalog文件。
$qemu -M pc -cdrom isolinux-test.iso -boot d
应该可以看到虚拟机从光盘启动，并且显示了isolinux的启动菜单。
选择启动后会发现系统不能启动，这是因为没有可以启动的系统内核。

2. 安装可启动的Linux内核
isolinux做为一个bootloader，可以很方便的配置可以启动的内核。
$cp /boot/vmlinuz isolinux-test/isolinux
$cp /boot/initrd isolinux-test/isolinux
复制kernel和initramfs文件，这两个文件可以直接从系统/boot目录下获得，
注意内核架构应该和将要模拟的一致，这里我们模拟的是pc，在qemu中默
认为i686，如果kernel在编译时已经包含了正确的initramfs，那么可以不复
制相应的initramfs文件。现在，应该修改isolinux的配置文件，让其启动
kernel。
$cat >> isolinux-test/isolinux/isolinux.cfg <<EOF
> kernel vmlinuz
> append initrd=initrd root=CDLABEL=isolinux-test rootfstype=iso9660 ro
>EOF
然后，使用genisoimage创建ISO文件。
$genisoimage -no-emul-boot -boot-info-table -boot-load-size 4 \
>-o isolinux-test.iso -b isolinux/isolinux.bin -c isolinux/boot.cat \
>-V "isolinux-test" isolinux-test
最后，用qemu模拟虚拟机
$qemu -M pc -cdrom isolinux-test.iso -boot d
启动虚拟机后，可以看到虚拟机可以正常启动，但是最后由于没有可以挂载
的根文件系统，虚拟机进入initramfs提供的shell环境。

3. 创建可以运行的ISO系统
自己创建一个可以运行的ISO系统比较复杂，主要的复杂性在系统启动阶段，initramfs要能够正确的引导系统，分析ISO文件中的内容，正确的挂载文件系统，还要使根文件系统可写，这可以使用device mapper的snapshot和aufs等来实现。

4. 让ISO可以直接写入U盘启动
syslinux提供的isobybrid工具可以让ISO直接写入U盘进行启动，直接运行
$isohybrid image.iso即可。

5. linux-live和aufs
linux-live项目让Linux live CD/USB变得可写，可以存储用户数据，从而变得非常易用，linux-live只是一些列脚本，通过aufs来实现可写。基本思想是利用aufs可以将不同的文件系统分支挂载到同一地点，例如，ISO是只读的，如果将它和另一个可写的文件系统挂载在一起，那么对ISO的写入将会通过COW存储在另一个可写文件系统中。如果能够让挂载后的aufs成为Live CD/USB的根文件系统，那么表面上只读的Live CD/USB就变成了可以保存持久化数据的可写文件系统，许多Live CD都使用aufs和tmpfs来实现读写，但是由于tmpfs存储在内存中，所以一般的LiveCD不能将数据持久化，而Linux-Live的目标正是如此。这里有一个简单的aufs使用的例子，从aufs文档而来
$ mkdir /tmp/rw/tmp/aufs
# mount -t aufs -o br=/tmp/rw=rw:${HOME}=ro none /tmp/aufs
在/tmp/aufs中可以读写文件，但是$HOME目录却没有任何改变，而在/tmp/rw目录下可以发现所做的修改。
另外，也有一些Live CD/USB使用device mapper来实现文件系统可写，使用device mapper的snapshot机制即可，例如MeeGo。

6. meego-netbook ISO分析
/isolinux/initrd/init
1. 创建和挂载虚拟文件系统，例如udev, devpts, proc, sysfs等，建立设备文件。
2. 检查/etc/fstab，获取根文件系统挂载信息，如果为/dev/root，则从启动参数中获取，这也就是isolinux.cfg中传递的root=CDLABEL="LABEL" rootfstype=iso9660信息，挂载的选项rootflags为空，即默认。
3. 分析根设备，添加一条udev规则，然后建立链接/dev/root指向真正的根设备。
4. 启动udevd守护进程，触发udev。
5. 判断是否为runlevel 1，如果是，则进入bash。
6. 挂载CDROM到/sysroot。
7. 查找CDROM上的根文件系统，然后losetup，将其挂载到/sysroot，由于根文件系统在CDROM中，所以是只读的，使用device mapper在内存中创建一个根文件系统的snapshot，然后将重新挂载到/sysroot，这时，根文件系统变得可写。所有的写入都通过COW机制发生在snapshot中。
8. 现在/sysroot就可读写了，设置locale和复制modprobe.conf，创建udev rules。最后重新挂载/sysroot为只读。这里不要疑惑，因为在进入根文件系统执行/sbin/init后，sysvinit然后才会将根文件系统挂载为可读写。
9. 杀死udevd然后chroot到根文件系统中并执行init程序。
10. 使用device mapper的snapshot机制让只读文件系统可写例子。
#mkdir /tmp/ISO
#mount -o loop meego-netbook-VERSION.img /tmp/ISO
#mkdir /tmp/squashfs
#mount -o loop /tmp/ISO/LiveOS/squashfs.img/tmp/squashfs
#mkdir /tmp/rootfs
#mount -o loop /tmp/squashfs/LiveOS/ext3fs.img/tmp/rootfs
#mount 可以看到mount包括如下几行输出。
/dev/loop0 on /tmp/ISO type iso9660 (rw)
/dev/loop1 on /tmp/squashfs type squashfs (ro)
/dev/loop2 on /tmp/rootfs type ext3 (ro)
尽管显示/tmp/ISO为rw，但是由于iso9660本身是一个只读文件系统，所以不可写。现在光盘中的根文件系统已经挂载到了/tmp/rootfs中，现在要让它变得可写。
#umount /tmp/rootfs
#losetup -f /tmp/squashfs/LiveOS/ext3fs.img
#dd if=/dev/zero of=/snapshot.disk bs=4k count=25000
#losetup -f /snapshot.disk
#echo "0 `blockdev --getsize /dev/loop2` snapshot /dev/loop2/dev/loop3 p 8" | dmsetup create rootfs-rw
在上面的命令中，/dev/loop2是ext3fs.img的loopback设备，/dev/loop3是/snapshot.disk的loopback设备，可以使用
#losetup -a来查看。
#mkdir /tmp/rootfs-rw
#mount /dev/mapper/rootfs-rw/tmp/rootfs-rw
#touch /tmp/rootfs-rw/test.file
可以看到，现在rootfs变成可写的了。

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