Ubuntu From Scratch 配置方法
一 目标与路径选择
- 常见有两条路径：
- 构建最小可启动的 Ubuntu 根文件系统（适合容器、嵌入式或虚拟化镜像）。
- 制作可启动的 Ubuntu Live 镜像（ISO），支持“试用/安装”与 UEFI/BIOS 双启动。
- 术语澄清：严格意义的 LFS（Linux From Scratch） 是从源码构建整个系统、通常不依赖发行版仓库；而“Ubuntu From Scratch”多指基于 Ubuntu 内核与工具链，定制根文件系统或 Live 镜像。前者复杂度更高，后者更贴近日常使用与交付。
二 方案一 最小 Ubuntu 根文件系统并 QEMU 测试
- 准备构建环境
- 在 Ubuntu 主机安装工具链与依赖：
- sudo apt update
- sudo apt install -y build-essential libncurses-dev bison flex libssl-dev libelf-dev
- 获取并编译内核
- 获取 Ubuntu 内核源码（示例为 Ubuntu 20.04 分支 focal；请按你的目标版本调整）：
- git clone https://git.launchpad.net/ubuntu-kernel/ubuntu/ -b ubuntu-focal ubuntu-kernel
- 配置与编译（示例为 x86_64；ARM 需切换 arch 配置与交叉编译链）：
- cd ubuntu-kernel
- make defconfig
- make -j$(nproc)
- sudo make modules_install install
- 创建根文件系统与 initramfs
- 创建临时根并挂载为 tmpfs（便于快速迭代）：
- sudo mkdir -p rootfs
- sudo mount -t tmpfs -o size=4G tmpfs rootfs
- 复制内核与 initramfs（版本号以实际为准，如 5.15.0-xx-generic）：
- sudo cp arch/x86/boot/bzImage rootfs/boot/vmlinuz-
- sudo update-initramfs -c -k -d rootfs/boot
- sudo cp /boot/initrd.img- rootfs/boot/initrd.img-
- 在 chroot 中初始化基础用户态
- 建议先 debootstrap 一个最小化 Ubuntu 基础系统，再 chroot 配置（示例为 focal；amd64）：
- sudo debootstrap --arch=amd64 focal rootfs http://archive.ubuntu.com/ubuntu/
- sudo mount --bind /dev rootfs/dev
- sudo mount --bind /proc rootfs/proc
- sudo mount --bind /sys rootfs/sys
- sudo chroot rootfs
- 配置时区与基础网络：ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime；echo “nameserver 223.5.5.5” > /etc/resolv.conf
- 设置主机名与 root 密码：echo “my-ufs” > /etc/hostname；passwd
- 安装基础包：apt update && apt install -y systemd-sysv locales sudo
- 退出 chroot：exit
- 卸载绑定挂载：sudo umount -R rootfs/dev rootfs/proc rootfs/sys
- QEMU 测试启动
- qemu-system-x86_64
-kernel rootfs/boot/vmlinuz-
-initrd rootfs/boot/initrd.img-
-append “root=/dev/sda1 rw console=ttyS0”
-drive file=rootfs.img,format=raw,if=virtio
-m 2048 -nographic
- 提示：若使用 tmpfs 根，可改为 -append “root=/dev/ram0 ramdisk_size=4096000” 直接基于内存启动；持久化请预先用 dd 创建 rootfs.img 并格式化为 ext4，然后在 append 中使用 root=/dev/sda1。
三 方案二 制作可启动 Ubuntu Live ISO（UEFI/BIOS）
- 准备 chroot 环境
- 参考“方案一”用 debootstrap 构建最小化 Ubuntu（如 focal），在 chroot 中安装桌面/工具与 Ubiquity（安装器）：
- apt update && apt install -y ubuntu-desktop ubiquity casper lupin-casper
- 清理无关包与缓存：apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
- 生成 Live 镜像所需清单
- 在构建目录生成 manifest（记录 Live 系统包清单）与 desktop 清单（安装后保留的包清单）：
- sudo chroot chroot dpkg-query -W --showformat=‘${Package} ${Version}\n’
| sudo tee image/casper/filesystem.manifest
- sudo cp image/casper/filesystem.manifest image/casper/filesystem.manifest-desktop
- 对 desktop 清单移除安装器与 Live 相关包（示例）：
- sed -i ‘/ubiquity/d; /casper/d; /discover/d; /laptop-detect/d; /os-prober/d’
image/casper/filesystem.manifest-desktop
- 生成 SquashFS 只读根
- 将 chroot 目录压缩为 Live 根文件系统：
- sudo mksquashfs chroot image/casper/filesystem.squashfs -comp xz
- 准备内核与引导文件
- 复制内核与 initramfs 到 casper 目录（版本号以实际为准）：
- cp chroot/boot/vmlinuz- image/casper/vmlinuz
- cp chroot/boot/initrd.img- image/casper/initrd
- 可选：加入 MemTest86+（BIOS）与 MemTest86（UEFI）
- cp chroot/boot/memtest86+.bin image/install/memtest86+
- wget -O image/install/memtest86-usb.zip https://www.memtest86.com/downloads/memtest86-usb.zip
- unzip -p image/install/memtest86-usb.zip memtest86-usb.img > image/install/memtest86
- rm -f image/install/memtest86-usb.zip
- 配置 GRUB（ISO 中 isolinux/grub.cfg 与 EFI 引导）
- 在 image/ 下创建标记文件：touch image/ubuntu
- 创建 image/isolinux/grub.cfg（示例菜单项）：
- search --set=root --file /ubuntu
- insmod all_video
- set default=“0”
- set timeout=30
- menuentry “Try Ubuntu FS without installing” {
linux /casper/vmlinuz boot=casper nopersistent toram quiet splash —
initrd /casper/initrd
}
- menuentry “Install Ubuntu FS” {
linux /casper/vmlinuz boot=casper only-ubiquity quiet splash —
initrd /casper/initrd
}
- menuentry “Check disc for defects” {
linux /casper/vmlinuz boot=casper integrity-check quiet splash —
initrd /casper/initrd
}
- menuentry “Test memory Memtest86+ (BIOS)” {
linux16 /install/memtest86+
}
- menuentry “Test memory Memtest86 (UEFI, long load time)” {
insmod part_gpt
insmod search_fs_uuid
insmod chain
loopback loop /install/memtest86
chainloader (loop,gpt1)/efi/boot/BOOTX64.EFI
}
- 生成 ISO
- 安装必要工具：sudo apt install -y xorriso grub-pc-bin grub-efi-amd64-bin mtools
- 目录结构示例：image/{casper,isolinux,install,EFI/BOOT/}
- 生成 ISO（BIOS + UEFI 双引导）：
- grub-mkrescue -o ubuntu-fs.iso
-iso-level 3
-J -joliet-long
–modules=“linux16 linux normal iso9660 search all_video gfxterm png jpeg”
image/
–efi-directory=image/EFI/BOOT
–boot-directory=image/isolinux
四 常见问题与优化
- 架构与交叉编译
- x86_64 可直接在主机编译；ARM 需准备交叉工具链与相应内核配置（如 arm64 使用 aarch64-linux-gnu-* 工具链）。
- 内核与 initramfs
- 若使用自定义内核，确保启用必要驱动（如 CONFIG_BLK_DEV_INITRD、CONFIG_VIRTIO、文件系统如 ext4、以及你的存储/网卡驱动）。
- 持久化与分区
- ISO 默认不持久化；如需持久化，可在启动参数加入 persistent 并准备持久化分区/文件。
- 镜像体积优化
- 使用 xz 压缩的 SquashFS；在 chroot 中清理缓存与临时文件；移除不必要的语言包与文档。
- 启动失败排查
- 检查内核日志（dmesg）、initramfs 是否包含必要模块、GRUB 根设备搜索是否正确（search --set=root --file /ubuntu）。
- 安全与维护
- 在 chroot 中设置 root 密码、创建普通用户、配置 /etc/fstab、时区与网络；定期 apt update/upgrade 与内核更新。
以上流程覆盖“最小根文件系统 + QEMU 验证”和“可启动 Live ISO（UEFI/BIOS）”两条主线，可按需裁剪与扩展。