整個 debian 作業系統養在一個映像檔裡面

既然一個映像檔可以當成硬碟的一個分割來用 (loopback file system)、 既然 linux 作業系統四海為家， 那麼當然可以把整個 linux 塞進一個映像檔裡面。 然後要如何開機呢? 如果能夠再解決一些技術問題， 它將會讓接觸 linux 的門檻降得更低。 不想深究技術細節的讀者也可以直接跳到文末 「第二代救命碟願景」。

假設你已將 debian 7.8 安裝在 /dev/sdx66 這個分割上。 我們將製作一個好幾 G 大的 linux 的映像檔 (叫做 rootfs.img 好了) 並將它放到 /dev/sdz99 這個隨身碟分割上。 請先將 /dev/sdz99 格式化成 ext4 (或 ext3 或 ext2) 並且安裝、 測試 extlinux 開機管理員。

在 extlinux.conf 設定檔裡面有一段 initrd=... 跟 root=... 。 一般的 initrd.img 裡面的程式碼會負責把 root 分割掛載起來； 但這次我們想掛載映像檔裡面的 root file system， 需要兩個步驟： 先掛載 /dev/sdz99， 再把裡面的 rootfs.img 掛起來當做真正的 root。 所以我們必須修改 rootfs.img 。 接下來我們將在已裝好系統的 /dev/sdx66 上面修改 etc/initramfs-tools/ 裡面的一些設定檔， 然後產生一個新的 rootfs-loop.img 。

首先請檢查一下 貴哥所提供的這個檔 裡面有沒有惡意程式 :-) 然後

 mount /dev/sdx66 /media/sdx66
 cd /media/sdx66
 tar xzf ..../loopback-rootfs.tgz

這會在 /media/sdx66 的 etc/initramfs-tools/ 底下產生三個文字檔：

 modules.looproot
 scripts/init-top/looproot
 scripts/local-premount/looproot

請參考 modules.looproot 照著修改你原先的 modules 這個檔案， 在最後面加上 loop 跟 ext4 (或 ext3 或 ext2， 或全都加上也可以)。 如果原先並沒有 modules 檔， 就把 modules.looproot 改名為 modules。 這樣開機時才會自動載入這些模組， linux 才能掛載 ext4 分割， 並且掛載映像檔。 第二個檔 init-top/looproot 這個腳本主要是建立一個空的目錄來當做掛載點。 第三個檔 local-premount/looproot 這個腳本就是重點： 它先掛載 /dev/sdz99 再掛載映像檔 rootfs.img -- 當然， 腳本裡面用的都是變數； 這些變數需要在 extlinux.conf 裡面設定。

順便把 /dev/sdx66 整個分割壓縮備份起來， 比方叫做 debian-7.8-a.tgz 好了。

再來， 卸下 /dev/sdx66 並且用它開機 (實體機或虛擬機皆可)。 確認 /etc/initramfs-tools/ 底下的檔案正確無誤， 下指令： mkinitramfs -o ~/initrd-loop.img 。 (如果是虛擬機， 產生完就可以關掉了。)

然後製作 rootfs.img：

 mount /dev/sdz99 /media/sdz99
 fallocate -l 6G rootfs.raw
 mkfs -t ext4 rootfs.img
 mount -o loop rootfs.img /mnt/t1

其中 fallocate 那一句可以快速建立一個 6G (未初始化、 內含亂七八糟資料的) 映像檔。 詳見 這一頁。

1. 把 debian-7.8-a.tgz (先前 /dev/sdx66 分割的備份) 解壓縮到 /mnt/t1 去
2. 查詢它的 UUID： tune2fs -l rootfs.img | grep UUID 假設是 01234567-89ab-cdef-fedc-ba9876543210。
3. 編輯 etc/fstab 把 / 那一列最左欄改成正確的 UUID=01234567-89ab-cdef-fedc-ba9876543210 之類的。
4. 離開並卸載 rootfs.img

修改 (/media/sdz99 底下某處的) extlinux.conf。 因為我把開機時要用到的核心、 initrd、 根目錄映像檔這三個檔案都放在 /debian-7.8/ 底下， 所以我的 extlinux.conf 長這樣：

label debian-7.8
        menu label Debian 7.8 KDE loopback inside /dev/sda1
        kernel /debian-7.8/vmlinuz
        append initrd=/debian-7.8/initrd-loop.img root=UUID=01234567-89ab-cdef-fedc-ba9876543210 loop=/debian-7.8/rootfs.img

卸載 /dev/sdz99， 拿去測試一下吧! 如果失敗， 歡迎留言提問， 請務必貼上錯誤訊息及相關設定檔的內容。

我曾試著想把 /dev/sdx99 格式化成 vfat。 但這會遇到幾個問題：

1. 採用 fallocate 所產生的大檔， 無法直接複製到 vfat 分割上， 出現這樣的錯誤訊息： cp: cannot lseek `/media/sdb1/debian-7.8/rootfs.img': Invalid argument
2. vfat 上面的檔案大小不可超過 4G。
3. 在 extlinux.conf 裡面要指定 root 分割時， 無法用 UUID 的語法。

1 可以採用蠻力解決； 沒力跟 2 與 3 纏鬥了。 如果您採用 vfat 或 ntfs 而且可以解決 2 與 3， 麻煩分享一下。 這樣以後要幫聽眾或學生製作救命碟就簡單多了： 只要花很短的時間幫他製作一顆 finnix 開機碟， 然後請他自行用 windows 瀏覽我的網站、 把 /debian-7.8/ 整個拷貝回隨身碟上即可。 要推出新版時， 也不需要整顆重做， 只要把新版映像檔放上網， 手上有舊版的人都可以自行下載。 也不一定只有我可以推出新版， 其他人也可以分享他所製作的 rootfs 映像檔。 如果隨身碟夠大， 不需要重新分割就可以放好幾個不同版本的 linux。 總之犧牲一點點執行效率， 換來好處多多。 這就是第二代救命碟的願景啊!

本文主要參考資料：

1. booting linux from a loop file system
2. Booting Debian from a loopback filesystem
3. 也請搜尋 『loopback root initramfs』