ubuntu开发系统镜像构建

开发环境
开发容器配置
[准备 rootfs](#准备 rootfs)
[编译配置 kernel、modules、initrd](#编译配置 kernel、modules、initrd)
[制作 initrd](#制作 initrd)
准备磁盘镜像
[Qemu 启动并调试](#Qemu 启动并调试)

文章介绍了构建现代操作系统发行版的方法，在 Docker 中启动 ubuntu 作为编译调试环境，在此环境中编译 kernel、initrd、rootfs，rootfs 采用 ubuntu 发行版，最后使用 Qemu 通过默认 UEFI 引导系统镜像启动，具备调试功能，能够使用 kvm 加速。

开发环境

开发容器：ubuntu 25.10 container
kernel：6.19.0
rootfs ubuntu：25.10
物理机：Arch Linux（kernel 6.18.8）

开发容器配置

bash 复制代码

docker pull ubuntu:25.10

# 为了能够在容器中使用 kvm 加速，需要映射文件 /dev/kvm，同时也需要赋予特权
docker run --name kernel-dev -it --privileged \
    -v /dev:/dev \
    -v $(pwd):/workspace \
    --net=host \
    ubuntu:25.10 /bin/bash

[docker]
apt update
apt install -y build-essential git bc bison flex libssl-dev libelf-dev \
    qemu-system-x86 qemu-utils ovmf \
    dosfstools cpio kmod debootstrap parted dosfstools grub-efi-amd64-bin grub-common binutils ovmf

准备 rootfs

shell 复制代码

debootstrap --extractor=ar --merged-usr --arch=amd64 --verbose questing /workspace/rootfs http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/
mount --bind /dev /workspace/rootfs/dev
mount --bind /proc /workspace/rootfs/proc
mount --bind /sys /workspace/rootfs/sys
mount --bind /dev/pts /workspace/rootfs/dev/pts
chroot /workspace/rootfs apt update
chroot /workspace/rootfs apt install -y sudo bash vim ssh initramfs-tools
umount -l /workspace/rootfs/dev/pts
umount -l /workspace/rootfs/dev
umount -l /workspace/rootfs/proc
umount -l /workspace/rootfs/sys

编译配置 kernel、modules、initrd

shell 复制代码

git clone --depth 1 -b v6.19 https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git
cd linux
make x86_64_defconfig

# 确保以下配置为模块 (M) 或开启调试 (Y)
scripts/config --module CONFIG_VIRTIO_BLK \
               --module CONFIG_VIRTIO_PCI \
               --module CONFIG_EXT4_FS \
               --enable DEBUG_INFO \
               --disable RANDOMIZE_BASE
#  编译内核和模块
make -j$(nproc) bzImage modules
# 安装 kernel modules headers
mkdir -p /workspace/rootfs
make INSTALL_MOD_PATH=/workspace/rootfs modules_install
make INSTALL_HDR_PATH=/workspace/rootfs/usr headers_install

制作 initrd

shell 复制代码

chroot /workspace/rootfs
mkinitramfs -o /boot/initrd.img-6.19.0 6.19.0

准备磁盘镜像

shell 复制代码

qemu-img create -f raw /workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img 4G

parted /workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img --script mklabel gpt
parted /workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img --script mkpart ESP fat32 1MiB 513MiB
parted /workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img --script set 1 boot on
parted /workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img --script mkpart root ext4 513MiB 100%

# 挂载分区前，需要映射 loop device
LOOP=$(losetup -Pf --show /workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img)
mkfs.vfat ${LOOP}p1        # EFI 分区
mkfs.ext4 ${LOOP}p2        # 根分区

# 挂载分区并复制文件
mkdir -p /mnt/root
mount ${LOOP}p2 /mnt/root
mkdir -p /mnt/root/boot/efi
mount ${LOOP}p1 /mnt/root/boot/efi

# 把内核、initrd、模块、rootfs 都放到根分区：
mkdir -p /mnt/root/boot
cp /workspace/linux/arch/x86/boot/bzImage /mnt/root/boot/vmlinuz
# cp /workspace/initramfs.img /mnt/root/initrd.img
cp -r /workspace/rootfs/* /mnt/root/

# 安装grub
grub-install --target=x86_64-efi \
             --boot-directory=/mnt/root/boot \
             --efi-directory=/mnt/root/boot/efi \
             --removable \
             --recheck

mkdir -p /mnt/root/boot/grub
cat <<EOF > /mnt/root/boot/grub/grub.cfg
menuentry "Ubuntu 25.10 (Kernel 6.19)" {
    # uuid 用 lsblk -f 查看 ${LOOP}p2
    search --no-floppy --fs-uuid 87284236-265e-4a5c-a9bf-0e9e4d049a34 --set=root
    linux /boot/vmlinuz root=/dev/vda2 rw console=ttyS0
    initrd /boot/initrd.img-6.19.0
}
EOF

# 检查 EFI GRUB 文件是否正确，如果没有则创建
cat /mnt/root/boot/efi/grub.cfg
# 正确内容 如下
insmod part_gpt
insmod ext2

search --no-floppy --fs-uuid 87284236-265e-4a5c-a9bf-0e9e4d049a34 --set=root
set prefix=($root)/boot/grub
configfile $prefix/grub.cfg

# 卸载
umount /mnt/root/boot/efi /mnt/root
losetup -d $LOOP

Qemu 启动并调试

shell 复制代码

qemu-system-x86_64 \
    -enable-kvm \
    -m 4G \
    -cpu host \
    -drive if=pflash,format=raw,readonly=on,file=/workspace/OVMF_CODE_4M.fd \
    -drive if=pflash,format=raw,file=/workspace/OVMF_VARS_4M.fd \
    -drive file=/workspace/kernel-6.19-ubuntu-25.10.img,format=raw,if=virtio \
    -smp 4 \
    -net nic -net user,hostfwd=tcp::2222-:22 \
    -nographic  \
    -s -S


gdb ./vmlinux
(gdb) target remote :1234
(gdb) hbreak start_kernel # 设置内核入口断点，KVM 加速会导致硬件断点和软件断点冲突
(gdb) c