.ISOおよび仮想化なしでLinuxをインストールする

大根スクリプトを使用して、ファイルシステムを作成し、DebianおよびUbuntuをインストールおよびクローンします。

1.大根スクリプトの目的と機能

通常、Linuxシステムは、ディストリビューションの開発者が提供するインストーラープログラムを実行することによりインストールされます。 これは、インストールが実行されるコンピューター上で直接行われるか、または仮想化を使用するなどの隔離された環境で行われます。 以下で説明する手順は、これらの原則に従って、最小限必要な形式でのみ実行されます。 システムイメージを作成する場合、インストーラーは最小限のdebootstrapシステムジェネレーターとaptパッケージマネージャーインターフェイス（両方ともdpkgパッケージマネージャーの上）に縮小され、仮想化の代わりにchrootが使用されます。

デバイスへのディスクイメージのインストールは、インストーラーまたはパッケージマネージャーがまったく使用しない最小限のスクリプトで行われますが、ディスクイメージでパッケージマネージャーによって完全に制御される構成を作成します-ブートローダーやカーネルなど、インストールされたすべてのコンポーネントは、同じマネージャーアクションで更新および置換できます標準配布インストーラーによってインストールされたシステムで使用されるパッケージ。

スクリプトはGithubサーバーにあり、 こちらから入手できます 。

1.1。 制限事項

スクリプトは、Debianパッケージマネージャーに基づいて、Debian、Ubuntuなどのディストリビューション用に開発されました。 原則として、rpm、Red Hatパッケージマネージャー、またはその他のあまり一般的でないメカニズムに基づいたディストリビューションへの同じ手順の移植を妨げる根本的な制限はありません。 ただし、作者は主にDebianとUbuntuのサポートを必要としていたため、この方向で開発が行われました。

別の既存の制限は、最新のGPTではなく、MBRパーティションのロードとパーティション化のメカニズムの使用に関連しています。 これにより、ブートデバイスのサイズが2テラバイトに制限され、x86デバイスで適切なBIOS設定が必要になります。 GPT / UEFIのサポートを妨げる基本的な制限はありませんが、作成者は、ブートディスク以外のものに縛られない単純な構成を作成するという目標を設定しました。 x86アーキテクチャでは、MBRにはすべての欠点と制限があり、1つの有用な特性があります。BIOSがMBRを搭載したディスクをブートデバイスとして選択した場合、後続のブートプロセス全体は、このデバイスにあるブートローダーのステージのチェーンによって排他的に制御され、同じデバイス上のファイルから構成を受け取ります。 どうやら、将来的にはGPTとUEFIのサポートを追加することは理にかなっています。幸いなことに、UEFIの非標準の動作に関する問題は、現在の世代の機器で大幅に減少しています。

1.2。 ディスクイメージのアセンブル手順、その変更、およびブートデバイスへのインストール

インストール手順は、ディスクイメージの作成とデバイスへのインストールという2つの段階で構成されます。 さらに、このようなディスクイメージがインストールされている各デバイスは、x86アーキテクチャ（初期アセンブリに応じて32ビットまたは64ビット）のコンピューターで起動可能になります。 ファイルシステムイメージをインストールする手順には、ファイルシステムの一意の識別子（UUID）の作成が含まれます。これにより、起動中の混乱と、同じパーティションの複数のデバイスが起動時に同じコンピューターに接続されている場合に発生する可能性があるシステム更新を排除できます。

ルート（ / ）およびブート（ /boot ）ファイルシステムは、他のデバイス（ドライブおよびパーティション）の存在または識別順序に依存しないようにするために、UUIDによってGRUB構成および/etc/fstab識別されます。 GRUBは常に独自の構成を読み取ります（BIOSは常に、MBRの最初のGRUBステージを含むブートディスクをインストールし、その機能を介してアクセスするときの「最初のハードディスク」）、GRUB構成にはルートファイルシステムのUUIDが含まれ、コマンドライン経由でカーネルに渡されます。 ブートプロセスはこの識別子を使用して/としてマウントされたデバイスを識別し、ファイル/etc/fstabが同じデバイスから読み取られます。このデバイスから、UUIDによってファイルシステムが決定され、必要に応じて/ bootとしてマウントされます（たとえば、カーネルまたはブートローダーを更新するとき）。 また、 /etc/fstabのルートファイルシステムのUUIDは、 / （およびファイル自体を含む）としてマウントされたファイルシステムのUUIDと一致することが保証されています。 複数の接続デバイスにファイルシステムの同じUUIDが含まれている場合、デバイスの1つから起動した後、同じUUIDを持つ他のデバイスからファイルシステムがマウントされた可能性があります。 UUIDが一意であり、GRUBおよび/etc/fstab構成内の各物理デバイスに独自のパーティションのUUIDへのリンクが含まれている場合、この状況は不可能です。

一般に、大根スクリプトがインストールされたディスクイメージとデバイスは、ハードウェアとBIOSの構成がこれらのデバイスからの従来の（MBRを介した）ブートに干渉しない限り、ハードウェアとの最大の互換性を実現し、幅広い可能な構成で操作性を維持するように設計されています。

必要に応じて、ユーザーはディスクイメージを解凍し、ファイルとパッケージを追加し、展開したディスクイメージをchrootで実行し、これらの変更後に新しいディスクイメージを収集できます。 また、ユーザーはデバイスにディスクイメージをインストールし、それから起動し、通常の方法で使用してから、簡単な手順を使用して、クローニング時にユーザーがデバイスをコピーした状態でデバイスのコピーを作成するディスクイメージを作成できます。 この場合、ユーザーが基本的なメカニズム（ブート方法やハードウェアアーキテクチャなど）を変更していなければ、インストール手順は変更されません。

1.3。 ディスクイメージを使用してバックアップから復元し、動作中の構成を新しいハードウェアに転送する

後者を使用すると、バックアップから起動可能なデバイスを復元する問題を解決できます。この方法で作成されたデバイスのコピーからディスクイメージを作成し、デバイス上のデバイスへのイメージのインストールを開始します。 この手順の後のファイルセットとロードメカニズムの両方が、機能的にバックアップの作成元のデバイスのコピーになります。 さまざまな機器セットとの互換性により、サーバーに障害が発生した場合、または新しい機器と交換した場合に機器を完全に交換し、手動で構成せずに実行可能なブート可能なシステムを取得できます。 この場合、1つの要件を満たす必要があります-少なくとも実行可能な構成の1つでは、システムは保存されたオペレーティングシステム構成によって認識される1つのディスクから起動可能でなければなりません。

つまり、RAIDアレイからロードされたサーバーからのディスクイメージは、完全に異なる構成にリカバリした後は起動できず、ハードウェア、ソフトウェアでサポートされるアレイ、パーティション、および論理ボリュームの追加構成が必要になることがあります。 これを行うには、MBR、パーティション、およびファイルシステムを含む「シンプルな」構成のデバイスを少なくとも1つ用意し、通常のサーバー操作中に起動可能なデバイスではない場合でも、起動可能なシステムのコピーを維持することが理にかなっています。 次に、機器を変更した後、最初にこのデバイスの復元されたコピーを開始し、その後手動でまたは自動的に残りの構成を復元することができます。

1.4。 アセンブリが実行されるコンピューターのアーキテクチャとは異なるプロセッサアーキテクチャのディスクイメージを作成する

現時点では、大根は「外部」アーキテクチャ用のファイルシステムを完全に作成することはできませんが、必要なアーキテクチャを備えたデバイス上で実行するソースディレクトリツリーを構築する部分で使用し、受信されるまでこのデバイス（実またはエミュレート）で構築手順を完了できます完全に機能するファイルシステム。

これは大根の最も開発されていない部分であるにもかかわらず、さまざまなデバイスの組み込みソフトウェアをゼロから作成するためのスクリプトに含めるのに非常に適しています-最小限のファイルシステムの作成を追加して大根を起動するだけです（たとえば、busyboxに基づいてシステムをコンパイルする）、ブートローダーの設定、および大根が作成したファイルをデバイスにコピーする手順（たとえば、ブートファイルシステムに含める、ssh / scpなどを使用）。

2.行動の原則

radishは、radish-buildおよびradish-installの形式で実装されます。bashシェルスクリプトは、最小限のLinux構成に含まれる小さなユーティリティセットと、それに固有のいくつかのユーティリティを使用します。 大根自体には、これらのユーティリティのリストがあります。 ファイルシステムを構築するために使用されます：

大根は起動時にそれらの存在をチェックし、不足しているものがあると失敗します。 同時に、シェル自体が組み込みコマンドとしてそれらを実装する場合でも、ユーティリティ自体が存在しなければならないという仮定が行われます-同様の仮定は、シェルのバージョンと実装を変更するときのエラーを回避し、現代のLinuxディストリビューションの典型的な構成、Busyboxに基づく最小のものでも対応します。

これらのファイルのうち5つは、Debianディストリビューションを使用したファイルシステムの作成に固有の機能を実行します。

1. debootstrap これは、リポジトリへのアクセスを設定し、基本的なシステムパッケージをインストールするメインスクリプトです。 さまざまなDebian互換システムの新しいバージョンで適切に維持および更新されています。 また、Debianと互換性のない多くのディストリビューションの標準リポジトリで配布されており、Debianと互換性のある作業システムを含むディレクトリツリーを作成して、それらの下で実行できます。 その操作の唯一の要件は、ハードウェア、カーネル、および対応するアーキテクチャ用の最小限のLinux構成の可用性、およびリポジトリへのアクセスです。
2. mkfs.ext4およびfsck.ext4 これらのユーティリティは、Linuxのブート/ルートデバイスに一般的に使用されるEXT4ファイルシステムを作成およびテストします。 大根はLinuxで完全に機能するため、従来はすべてのLinuxディストリビューションと構成でサポートされていたEXT4を、形式の変換やコピーなしですべての操作に使用できます。
3. resize2fs 。 このユーティリティは、アセンブルされたEXT2、EXT3、またはEXT4ファイルシステムのサイズを変更します。 ファイルシステムのアセンブリ中に、最初にファイルシステムイメージのサイズがマージン付きで選択されます。 アセンブリの最後に、ファイルシステムは最小サイズに圧縮され、この形式ではパートクローン形式に変換されます。 デバイスにインストールする場合、最初にpartcloneを使用して、最小サイズのこのファイルシステムイメージがインストールされ、次にこのファイルシステムがデバイス上のパーティションのサイズに拡張されます。 これにより、さまざまなサイズのデバイスにインストールする際の問題が回避されます-イメージは常に、インストールされたファイルの合計サイズ（不完全なブロック、ディレクトリ、メタデータ）で決まるサポートされる最小サイズに対応しますが、インストール後はデバイス全体が使用されます。
4. partclone.ext4 ファイルシステムのイメージを、データが占有しているブロックのみを保存できる形式でコピーするためのユーティリティ。 コピーはファイルシステムの圧縮後に行われるため、このユーティリティの代わりにddを使用できますが、ddはコピーされたディスクイメージが完全かどうかを判断できず、何らかの理由でファイルが切り捨てられた場合、partcloneはエラーを返します。

インストールには以下が使用されます。

このリストには、このスクリプトによって実行される操作に固有のユーティリティもいくつかあります。

1. blockdev 。 このユーティリティを使用すると、ブロックデバイスでカーネル操作をクエリできます。この場合、パーティションテーブルを再読み込みします。
2. dialog テキスト画面にシンプルなユーザーインターフェイスを実装するユーティリティ。 デバイスを選択してテキストを入力するために使用-マシン名、パスワード。
3. parted 。 ディスクパーティションテーブルを作成および編集するユーティリティ。 この場合、GPRもサポートしていますが、MBRを使用する形式のモードでのみ使用されます。
4. tune2fs 。 ファイルシステムパラメータを編集するユーティリティ。 作成されたファイルシステムの一意の識別子（UUID）を作成するために使用されます。 複製後、元の識別子は保存されますが、同じコンピューターで同時に利用可能な複数のファイルシステムの識別子が一致する可能性を排除するために、新しい識別子に置き換える必要があります。
5. blkid 。 システム内のブロックデバイスのリストを定義し、それらの識別子（ラベルとUUID）を見つけるユーティリティ。

2.1。 ファイルシステムイメージの作成

大根の中心にあるのは、システムイメージファイルにあるファイルシステム上にディレクトリツリーとファイルを作成することです。このファイルは、このファイルが表示されるブロックデバイス（ /dev/loop n ）を介してローカルディレクトリにマウントされます。 つまり、大根ビルドスクリプトはファイルを作成し、ファイルシステムとしてフォーマットし、一時ディレクトリを作成し、このファイルシステムをその下にマウントします。 このディレクトリでは、最初に最小システムがdebootstrapを介してインストールされ、次にサーバーまたは組み込みシステムの最小限の操作可能な構成で補完されます（パッケージのセットはユーザーが変更できますが、これにはスクリプトの編集が必要です）。 この作業フォームでは、ファイルシステムはパートクローン形式に変換され、bzip2を使用して圧縮されます。 その後、ファイルシステムがアンマウントされ、ソースイメージファイルとディレクトリが削除され、partclone形式の圧縮ファイルが残り、大根‑インストールスクリプトによるインストールの準備が整います。

大根を開発するときの目標は、任意に選択されたDebianパッケージからソフトウェアをインストールする機能を提供することでした。 Debianパッケージは、完全に機能するシステムが既にインストールされているコンピューターにインストールされるように設計されています。 各パッケージをインストールする最終段階である構成段階は、このパッケージが依存するすべてのパッケージをインストールした後に開始され、それらの存在に依存できます。 ロードされた稼働中のシステムにインストールする場合、この条件は常に満たされますが、大根を使用する場合、そのような動作を保証することはできません。ファイルシステムイメージがマウントされるディレクトリは稼働中のDebianシステムと完全に同等ではないためです そのため、パッケージのインストール時にDebianの実行にかなり近い環境を一時的に作成するために追加の対策が必要でしたが、マウントされたディレクトリに「適合」し、インストール後に実行中のプロセスを残しません。このディレクトリはアンマウントできないためです。 判明したように、ほとんどの場合、パッケージを正しくインストールするには、それで十分です。

1. chrootの下のファイルシステムのマウントされたイメージですべての操作を実行します。
2. 特別なファイルシステム/procおよび/sysマウントします（ /dev 、debootstrapの実行時に作成された形式で機能します）。
3. インストールを開始する前にこれらのスクリプトがシステムにインストールされている場合、 /sbin/initctl （SysV initから）および/sbin/initctl （upstartから）の名前を変更し、インストールの完了後にこれらのファイルの名前を変更します。 systemdを使用するシステムでは、このインストール手順について、chrootの下で独自のプロセスとインターフェースが見つからないため、変更は必要ありません。システムが「ブート」されたときにのみ起動します。

パッケージをインストールした後に実行中のプロセスがないことを完全に保証するために、スクリプトにはchroot（ termprocesses()関数）の下で実行中のプロセスを見つける手順も含まれています。 見つかったプロセスのファイルの名前が変更され（自動再起動を防ぐため）、プロセスは最初にTERMシグナルで終了し、名前が変更されます。 5秒後に完了しなかった場合（プロセスが状態の復元、ファイルの削除などに時間がかかると想定される）、KILLシグナルで手順が繰り返され、すぐに終了します。

このようなインストール手順を完了すると、ファイルシステムがアンマウントされ、resize2fsユーティリティによって圧縮され、bzip2によって圧縮されたpartclone形式に変換されます。 この形式でファイルを作成した後、ファイルシステムイメージと一時ディレクトリを含む元のファイルは削除されます。

コマンドライン引数として、radish-buildはディストリビューションバージョンの名前を取ります。たとえば、Ubuntu 17.10の場合は「artful」、Debian 9の場合は「stretch」です。スクリプトはroot-image.binファイルを作成します。

2.2。 システムをイメージからデバイスにインストールする

radish-installスクリプトは、システムをデバイスにインストールし、このデバイスが起動するように構成します。 このスクリプト：

1. インストールに適したリストからデバイスを対話的に要求します。 インストールに適したデバイスのリストは、 /sys/class/block/sd*から作成されます。ただし、予想されるサイズ範囲外にあり、オペレーティングシステムによって修正されていると見なされるマウントされたパーティションを含むデバイス/sys/class/block/sd*例外です。 これらの基準（大根-上記のマスクのデバイスをスキャンした後のインストールにあります）は、明らかに、多くの場合、変更する必要があります。
2. ブートローダーとルートファイルシステムの2つのセクションを作成します。
3. ブートローダーファイルシステムをフォーマットします。
4. 準備されたイメージをルートファイルシステムにコピーし、ファイルシステムの新しいUUIDを作成します。
5. ファイルシステムをマウントし、インストールされたルートから/ bootディレクトリをブートローダーファイルシステムに転送します。
6. 構成ファイル/etc/fstab 、 /etc/inittabまたは/etc/init/ttyS0.conf作成します。
7. chrootの下からこのブートローダーのインストール済みファイルを使用して、デバイスにGRUBブートローダーをインストールします。 インストールのこの段階でのみ、システムブートローダーがMBRとパーティションの開始前のスペース、つまり、ファイルシステムでカバーされていないデバイスの部分に記録されます。 これにより、ブートローダーセクションにあるファイルシステムにブートローダーファイルもインストールされます。 これらの手順は、GRUBパッケージに付属している同じプログラムによって作成されるため、以降の更新でGRUBをインストールすることと完全に同等です。 唯一の違いは、この場合、chrootの下から起動されることです。
8. ファイルシステムをアンマウントします。
9. ルートファイルシステムをデバイスパーティションのサイズまで拡張し、再度マウントします。
10. 事前定義されたルートおよびユーザーユーザーのマシン名とパスワードを要求し、 /etc/hostnameファイルを作成し、chpasswdユーティリティを使用してユーザーパスワードを編集します。
11. 結果のルートファイルシステムのマウントを解除し、すべてのバッファをデバイスに書き込みます。

これらのすべての手順の後、デバイスを使用して、稼働中のLinuxシステムを起動できます。 ファイルシステム識別子はGRUBおよび/etc/fstabの構成に対応します。つまり、LinuxまたはBIOSの番号とデバイス名に関係なく、ブートプロシージャは独自のファイルシステムを正しく認識します。 起動後、Debianパッケージマネージャーによる変更なしにシステムを更新し、リモートリポジトリからの同期と更新をサポートするすべてのユーティリティを使用できます。

必要に応じて（十分な空き領域がある場合）、大根自体と、このデバイスのインストール元の圧縮ディスクイメージをこのデバイスのディレクトリにコピーできます。 この場合、大根スクリプトで使用される追加のユーティリティをインストールする必要があります。 したがって、結果のシステムは初期状態のコピーをさらに作成できるようになります。これは、ソフトウェアがインストールされたファイルシステムの「サンプル」をユーザーに配布し、ユーザーが独自のコピーを作成できる場合に便利です。

2.3。 作成したファイルシステムイメージの変更

radish-buildスクリプトを使用してファイルシステムイメージファイルを作成した後、ソフトウェアまたは一部のデータを手動でインストールおよび構成する必要がある場合があります。 画像ファイル自体は編集には適していませんが、そのような編集画像を作成するには少なくとも2つの方法があります。

2.3.1。 物理デバイスへのソフトウェアのインストール、その後のクローン作成の準備

ファイルシステムイメージファイルは、完全なブート可能システムをデバイスにインストールするために使用され、このインストール後にブートに使用されます。 ダウンロード後、ユーザーは通常のコンピューターにインストールするのと同じ方法でソフトウェアをインストールおよび構成します（必要に応じてテストします）。 パッケージの更新、さらに新しいバージョンのディストリビューションへの切り替えは、パッケージマネージャーの通常のメカニズムによって実行できます。 これにより、必要な構成を含むファイルシステムが作成されます。

目的の構成を達成したら、ユーザーはコンピューターを再起動し、変更されたファイルシステムを持つデバイスを同じコンピューターまたは別のコンピューターに接続します。 デバイスは、 $TDEVと呼ばれるものとして使用可能になります。 , /dev/sdb , :

${TDEV}2 , . boot :

 mount ${TDEV}2 /mnt mount ${TDEV}1 /mnt/tmp cp -a /mnt/tmp/* /mnt/boot/ umount /mnt/tmp umount /mnt 

:

 fsck.ext4 -f ${TDEV}2 resize2fs -M ${TDEV}2 

( – ).

partclone, bzip2:

 partclone.ext4 -c -s ${TDEV}2 -o - | bzip2 -9 -c > root-image.bin 

:

 fsck.ext4 -f ${TDEV}2 resize2fs ${TDEV}2 mount ${TDEV}2 /mnt rm -rf /mnt/boot/* umount /mnt 

, root‑image.bin , .

2.3.2.

, , /dev/loop n , partclone, bzip2. radish-unpack-image radish-pack-image. .

/proc , /sys /dev . radish-unpack-image (, radish‑image‑ bbbbbbbbbb radish‑mount‑ aaaaaaaaaa ):

 ./radish-unpack-image root-image.bin 

( , )

 mount --bind /proc radish-mount-aaaaaaaaaa/proc mount --bind /sys radish-mount-aaaaaaaaaa/sys mount --bind /dev radish-mount-aaaaaaaaaa/dev mount --bind /dev/pts radish-mount-aaaaaaaaaa/dev/pts mount --bind /dev/shm radish-mount-aaaaaaaaaa/dev/shm chroot radish-mount-aaaaaaaaaa /bin/bash 

( chroot)

( - chroot)

 umount radish-mount-aaaaaaaaaa/dev/shm umount radish-mount-aaaaaaaaaa/dev/pts umount radish-mount-aaaaaaaaaa/dev umount radish-mount-aaaaaaaaaa/sys umount radish-mount-aaaaaaaaaa/proc 

, :

 ./radish-pack-image radish-mount-aaaaaaaaaa 

root‑image.bin, . , :

 umount radish‑mount‑aaaaaaaaaa rmdir radish‑mount‑aaaaaaaaaa rm radish‑image‑bbbbbbbbbb 

, , chroot , . , radish‑pack‑image , .

, schroot . , , ,

 cp -a radish‑mount‑aaaaaaaaaa \ /var/lib/chroot‑environments/debian‑system‑1 

/etc/schroot.conf, :

 [debian-system-1] type=directory directory=/var/lib/chroot‑environments/debian‑system‑1 users=user root-users=root 

 schroot -c debian‑system‑1 

, , - , /var/lib/chroot‑environments/debian‑system‑1

- ( /home/user/chroot‑environments/debian‑system‑1/home/user/ /home/user/ ), , $HOME/.config , $HOME/.local , . ., , . , , , , , . .

3. ,

radish , . . , radish-install /etc/default/grub Linux, ( "nomodeset" ) ( "console=ttyS0,115200n8" ). , . ( /etc/inittab /etc/init/ttyS0.conf ) , /etc/default/grub :

 # Uncomment to disable graphical terminal (grub-pc only) #GRUB_TERMINAL=console GRUB_TERMINAL=serial GRUB_SERIAL_COMMAND="serial --speed=115200 --unit=0 --word=8 --parity=no --stop=1" 

, , GRUB_TERMINAL "console" . , .

«» , /lib/udev/rules.d/75‑persistent‑net‑generator.rules , , radish‑build , . , , , , , , , , .

SSH , SSH , . , . - , , SSH, .

. , radish-install - . ( "x" /etc/passwd , - /etc/shadow ), /home/user/.ssh/authorized_keys , ).

- . .