Linux镜像如何定制

Linux镜像定制全指南

一、目标与场景

• 安装介质定制：改造官方 ISO，预置软件、驱动、Kickstart 自动安装脚本，用于批量装机或离线环境部署。
• 云镜像定制：基于发行版提供的 cloud image，在实例中定制后用快照生成新镜像，适配 OpenStack/Kubernetes 等云平台。
• 极简可启动 ISO：从内核到 initramfs/busybox 0 到 1 构建最小系统，用于教学、嵌入式或极简 PXE 启动。
• 容器基础镜像：制作 Docker/OCI 基础镜像，面向应用交付与微服务运行。

二、方案总览与工具

• 发行版安装介质改造：解包 ISO → 修改根文件系统（可 chroot）→ 更新引导与校验 → 重新打包 ISO。常用工具：squashfs-tools、genisoimage/xorriso、isolinux/GRUB。
• mkosi 一键镜像：面向“结果镜像”（磁盘镜像/ISO），配置即构建，适合快速产出可启动磁盘或 ISO。常用命令：mkosi build。
• 极简 ISO 构建：编译内核 → 构造 initramfs（cpio+gzip）→ 用 grub-mkrescue 生成 ISO，可在 QEMU/VMware 验证。
• 云镜像定制：下载 cloud image（QCOW2）→ 在云实例内安装软件/改配置 → 创建快照生成新镜像，作为后续部署模板。

三、分步操作要点

• 发行版安装介质定制（以 Ubuntu 为例）

  1. 安装依赖：sudo apt install squashfs-tools genisoimage xorriso。
  2. 挂载原版 ISO 并解包：
     • mount -o loop ubuntu-22.04.iso /mnt
     • rsync -a /mnt/ ./custom-iso/（排除 squashfs）
  3. 解压根文件系统：unsquashfs ./casper/filesystem.squashfs，重命名为 edit。
  4. chroot 定制：
     • mount --bind /dev edit/dev；mount -t proc none edit/proc
     • chroot edit /bin/bash → apt update && apt install -y your-pkg && apt clean
  5. 重新打包：mksquashfs edit filesystem.squashfs -comp xz，替换 casper/filesystem.squashfs。
  6. 更新元数据：du -sx --block-size=1 edit > casper/filesystem.size；生成校验（如 find . -type f -print0 | xargs -0 md5sum > md5sum.txt）。
  7. 生成 ISO（BIOS/UEFI 双引导示例）：
     • mkisofs -o …/custom-linux.iso -V “My Linux” \ -b isolinux/isolinux.bin -c isolinux/boot.cat -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table \ -eltorito-alt-boot -e efi/boot/bootx64.efi -no-emul-boot .
  8. 测试：在虚拟机或实体机验证启动与预装项。

• 自动化安装与 Kickstart（RHEL/CentOS 系）

  1. 准备 kickstart 文件（如 ks-server-7.cfg），配置分区、包组、时区、root 口令、首次启动脚本等。
  2. 挂载 ISO 并拷贝到工作目录，将 ks 放到如 configuration/ks/。
  3. 修改引导菜单：在 isolinux/isolinux.cfg 或 EFI/BOOT/grub.cfg 的启动项追加 inst.ks=cdrom:/configuration/ks/ks-server-7.cfg。
  4. 生成 ISO：genisoimage 或 xorriso 打包，确保包含新增目录与文件。
  5. 测试无人值守安装流程。

• 云镜像定制（OpenStack 示例）

  1. 下载发行版 cloud image（QCOW2），在 Horizon 或 CLI 创建镜像（格式选 QCOW2，设置合适的最小磁盘，如 20 GB）。
  2. 从该镜像启动实例，按需定制：
     • 设置时区：cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
     • 安装桌面/开发工具（如 yum groupinstall “Server with GUI” 或 “Development Tools”）
     • 允许 root 密码登录：编辑 /etc/ssh/sshd_config（如 PermitRootLogin yes），重启 sshd
     • 调整 /etc/cloud/cloud.cfg（如 disable_root: 0、ssh_pwauth: true）以配合 cloud-init 行为
  3. 创建实例快照，作为新镜像模板；必要时在 Glance 中将 snapshot 转为 image 类型以便复用。

• 极简可启动 ISO（教学/嵌入式）

  1. 编译内核：安装构建依赖，获取源码，执行 make defconfig 与必要配置，编译得到 arch/x86_64/boot/bzImage。
  2. 构建 initramfs：以 busybox 为基础，启用 CONFIG_STATIC=y，构造基本 /bin /sbin /etc /dev 等，生成 cpio 归档并压缩。
  3. 目录结构与引导：准备 iso/boot/grub/grub.cfg（指定 linux 与 initrd），使用 grub-mkrescue -o custom-linux.iso iso/ 生成 ISO。
  4. 验证：在 QEMU/VMware 启动，检查基本命令与 init 流程。

• Docker 基础镜像（容器交付）

  1. 选择基础镜像：优先 alpine（极小）或 scratch（空基础）。
  2. 编写 Dockerfile：多阶段构建、仅保留运行时依赖、清理缓存，示例：
     • FROM alpine:latest
     • RUN apk add --no-cache your-runtime
     • COPY --from=builder /app/myapp /usr/local/bin
     • CMD [“myapp”]
  3. 构建与测试：docker build -t myapp:latest .；docker run --rm myapp:latest。

四、测试与验证

• 虚拟化验证：使用 QEMU/KVM（如 qemu-system-x86_64）或 VMware/VirtualBox 启动 ISO/磁盘镜像，检查内核日志、服务与预装软件是否正常。
• 云平台验证：在 OpenStack 从定制镜像启动实例，核对网络、磁盘扩容（growpart/cloud-init）、登录方式与预装组件。
• 安装器验证：对 Kickstart 改造的 ISO，执行无人值守安装，确认分区、包组、用户与脚本执行结果符合预期。

五、常见问题与优化

• UEFI 与 BIOS 双引导：ISO 构建需同时提供 EFI/BOOT/BOOTX64.EFI 与 isolinux/isolinux.bin 两套引导，并在 mkisofs/xorriso 中正确设置 -eltorito-alt-boot 与 -e 参数。
• 镜像体积优化：在 chroot 内执行 apt clean/yum clean all，使用 xz 压缩 squashfs，删除调试符号与无用语言包；容器镜像采用 多阶段构建 与 –no-cache 策略。
• 自动化与可维护性：将定制步骤脚本化（如 ISO 解包/打包、ks 生成、镜像构建），并纳入 CI 流水线，确保版本可追溯与可重复构建。