Własny Debian LiveUSB

Live USB możemy bardzo prosto utworzyć instalując system z użyciem debootastrapa i uzupełniając go w chroocie o jądro, gruba i potrzebne nam narzędzia.

Artykuł ten prezentuje krok po kroku proces budowy własnego live usb. Zaprezentowane w nim zostały polecenia i konfiguracje m.in. związane z następującymi zagadnieniami:

• gpt; efi / uefi; grub;
• montowanie obrazu dysku z pliku (mount disk image from file);
• chroot; montowanie i odmontowywanie specjalnych systemów plików dla chroot; odmontowywanie systemów montowanych z opcją rbind (rbind umount);
• debootstrap;
• optymalizacja dla systemów na pamięciach flash: dane zmienne na tmpfs (ramdysk).

Nie jest to skrypt, który można uruchomić i czekać na gotowy produkt w postaci live USB. Jest to natomiast poradnik, który należy czytać i świadomie wykonywać kolejne podane w nim polecenia. Wymagane jest co najmniej ustawienie zmiennych DEV (wskazującej na urządzenie blokowe na którym prowadzimy instalację) oraz MNT wskazujące na punkt montowania tworzonego rootfs'a. Część prezentowanych ustawień jest opcjonalnych (np. konfiguracja apt'a) i odzwierciedla preferencje autora.

Obraz w pliku

Utworzenie obrazu dysku w pliku, a następnie przekopiowanie go przy pomocy dd na nośnik, jest opcjonalne, ale niekiedy może znacząco przyspieszyć proces instalacji.

dd if=/dev/zero of=usb.img bs=1M count=1913
losetup --partscan --find --show usb.img

Przygotowanie tablicy partycji

# tworzymy tablicę partycji typu gpt
# zasadniczo wystarczył by zwykły MBR z partycją EFI, ale zrobimy hybrydę GPT + MBR
parted $DEV "mklabel gpt"

# tworzy partycję która posłuży do wgrania gruba (musi mieć co najmniej 128 kiB)
# należy zaznaczyć iż nie jest to partycja /boot
# jest to surowe (bez filesystemu) miejsce na dysku gdzie zostanie wgrany
# fragment gruba normalnie wgrywany do MBR
parted $DEV "mkpart grub 0 2MB";

# ustawiamy dla tej partycji flagę "GRUB BIOS partition"
parted $DEV "set 1 bios_grub on";

parted $DEV "mkpart efi 2MB 200MB";
parted $DEV "set 2 boot on";

# resztę dysku możemy podzielić wg uznania,
# tutaj robimy jedną dużą partycję o nazwie rootfs
parted $DEV "mkpart rootfs 200MB 100%";


# przy pomocy gdisk utworzenie hybrid MBR
gdisk $DEV
# r ->
#      o
#      h ->
#           1 2 3
#           n 83 n
#           ef y
#           83 n
#      o
#      w -> 
#           y

if [ -e ${DEV}1 ]; then
    DEVp=${DEV}
elif [ -e ${DEV}p1 ]; then
    DEVp=${DEV}p
else
    print "ERROR cant find device for partitions on ${DEV}"
fi

mkfs.vfat -F 32 ${DEVp}2
mkfs.xfs ${DEVp}3

Instalacja systemu

# zamontowanie systemu plików
mount ${DEVp}3 ${MNT}

# ustawiamy adres mirrora i instalowaną gałąź Debiana
# (chyba że był wcześniej były ustawione)
MIRROR=${MIRROR:="ftp://ftp.icm.edu.pl/pub/Linux/debian/"}
SUITE="stretch"

# instalujemy system debootstrapem
debootstrap ${SUITE} ${MNT} ${MIRROR}

Chroot

# zamontowanie /proc, /sys i /dev na potrzeby chroot'a
mount -t proc  proc  $MNT/proc
mount -t sysfs sysfs $MNT/sys
mount -o rbind /dev  $MNT/dev

# ustawienie zmiennych środowiskowych
export DEV DEVp MIRROR SUITE
export LC_ALL="C.UTF-8"

# chroot
chroot $MNT

Uwaga: wszystkie następne kroki wykonywane są wewnątrz chroot'a

Podstawowa konfiguracja systemu

# używamy UTF-8
echo 'LANG="C.UTF-8"' > /etc/default/locale;
echo 'set -a; . /etc/default/locale; set +a' > /etc/profile.d/locale.sh

# w /etc/fstab ustawiamy rootfs na read-only, a /tmp na tmpfs
# /var/run i /var/lock są współcześnie linkami do /run na tmpfs
cat << EOF > /etc/fstab
/dev/disk/by-uuid/$UUID  /     xfs    ro        0  0
tmpfs                    /tmp  tmpfs  defaults  0  0
EOF

# katalogi często pisane na ramdysku
# /tmp będzie punktem montowania więc go czyścimy
rm -fr /var/tmp;   ln -s /run/tmp   /var/tmp
rm -fr /var/log;   ln -s /run/log   /var/log

cat > etc/tmpfiles.d/on_tmpfs.conf <<EOF
d  /run/tmp   1777 root root -
L+ /var/tmp   -    -    -    -  /run/tmp
d  /run/log   0755 root root -
L+ /var/log   -    -    -    -  /run/log
EOF

# linkujemy /proc/mounts do /etc/mtab
ln -s /proc/mounts /etc/mtab

Chroot - dodajemy ramfs'y

mount /tmp
mount -t tmpfs tmpfs /run
mkdir -p /run/{lock,log,tmp}

Podstawowa konfiguracja APT

cat << EOF > /etc/apt/apt.conf.d/03misc
# nie trzyma polecanych i sugerowanych jak zalezności
APT::AutoRemove::RecommendsImportant "false";
APT::AutoRemove::SuggestsImportant "false";

# nie instaluje automatycznie polecanych i sugerowanych
APT::Install-Recommends "false";
APT::Install-Suggests "false";

# wyłączenie wyszukiwania przyrostowego w aptitude
aptitude::UI::Incremental-Search "false";

# wyłączenie pobierania aktualizacji listy pakietów jako pdiff
# (polecam jeżeli stosunkowo rzadko aktualizujemy listy pakietów np. na testingu)
Acquire::PDiffs "false";
EOF

echo "deb $MIRROR $SUITE main" > /etc/apt/sources.list
apt-get update

apt-get install aptitude

Instalacja przydatnych narzędzi i programów

SYSBASE="aptitude bsdmainutils cron less rsync vim xxd
    procps psmisc lsof htop iotop
    file screen tmux sudo bash-completion
    konwert gpg gpgv gpgsm bzip2 xz-utils p7zip-full
    python3 whiptail gawk bc man-db manpages"

HWTOOLS="sysstat lm-sensors hddtemp
    pciutils usbutils lsscsi dmidecode
    hdparm sdparm smartmontools
    picocom jpnevulator
    ipmitool pcmciautils"
FSTOOLS="lvm2 mdadm dmsetup multipath-tools
    parted gdisk
    e2fsprogs xfsprogs btrfs-progs dosfstools
    nfs-kernel-server"

NETBASE="iproute2 iptables iputils-ping isc-dhcp-client
    net-tools iputils-tracepath dnsutils mtr-tiny
    ethtool vlan bridge-utils arptables ebtables
    netcat-openbsd socat telnet
    wget curl httrack ntpdate debootstrap
    openssh-client openssh-server sshfs"
NETDIAG="inetutils-traceroute traceroute paris-traceroute tcptraceroute
    tcpdump nmap
    sipcalc ipv6calc
    arping arp-scan ndisc6
    vnstat iftop netdiag tcpflow ngrep
    dnstop dnstracer dnswalk"
NETWIFI=" wireless-tools wpasupplicant hostapd rfkill"

X11TOOL="xorg openbox iceweasel xpdf"

aptitude install $SYSBASE $HWTOOLS $FSTOOLS $NETBASE $NETDIAG $NETWIFI $X11TOOL
aptitude clean

Grub i jądro

# włączamy non-free
echo "deb $MIRROR $SUITE main contrib non-free" > /etc/apt/sources.list
aptitude update

# instalacja pakietów gruba, jądra oraz narzędzi efi
aptitude install grub2 grub-efi-amd64-bin efivar efibootmgr \
                linux-image-amd64 firmware-linux
aptitude clean

# plik konfiguracyjny GRUBa
UUID=`grub-probe -d ${DEVp}3 -t fs_uuid`
cat << EOF > /boot/grub/grub.cfg
# korzystanie z konsoli na porcie szeregowym
#serial --speed=115200 --unit=1 --word=8 --parity=no --stop=1
#terminal_input serial console
#terminal_output serial console
# za to na którym RS jest grub odpowiada --unit w serial
#
# korespondujące opcje uruchamiania dla Linuxa:
#   module    /boot/vmlinuz [...] console=tty0 console=ttyS1,115200n8
# korespondujące opcje uruchamiania dla XENa:
#   multiboot /boot/xen.gz  [...] com2=115200,8n1 vga=mode-0x0319 console=com2,vga
#   module    /boot/vmlinuz [...] console=tty0 console=hvc0
#
# w opcjach kernela szczególną rolę odgrywa ostatni podany terminal (ostatnia opcja console)
# jest on związany z /dev/console i na nim pokazywany jest init, ponadto należy uruchamiać getty
# na odpowiednim urządzeniu poprzez wpis w inittab np.:
#   T0:23:respawn:/sbin/getty -L /dev/ttyS1 115200 vt100
# lub (dla wariantu XENowego, UWAGA: w przykładzie tylko runlevel 4 i 5):
#   T1:45:respawn:/sbin/getty 38400 hvc0

# timeout w sekundach dla domyślnej pozycji menu
set timeout=60
set default="0"

# ładowanie modułów - typ tablicy partycji
insmod part_gpt
insmod part_msdos

# ładowanie modułów - RAID
insmod mdraid1x # mdraid metadata 1.x
insmod mdraid09 # mdraid metadata 0.9
#insmod raid5rec # faulty RAID4/5
#insmod raid6rec # faulty RAID6

# ładowanie modułów - LVM
insmod lvm

# ładowanie modułów - File System
insmod xfs

# ustawienie root'a
search --no-floppy --fs-uuid --set=root $UUID


# ustawienia wizualne
if [ x\$feature_default_font_path = xy ] ; then
    font=unicode
else
    font="/usr/share/grub/unicode.pf2"
fi

if loadfont \$font ; then
if [ x\$feature_all_video_module = xy ]; then
    insmod all_video
else
    insmod efi_gop
    insmod efi_uga
    insmod ieee1275_fb
    insmod vbe
    insmod vga
    insmod video_bochs
    insmod video_cirrus
fi
insmod gfxterm
insmod gettext
fi

set menu_color_normal=white/red
set menu_color_highlight=yellow/black
set pager=1
terminal_output gfxterm


# pozycje menu
menuentry 'Debian GNU/Linux USB-LIVE by rrp@opcode.eu.org' {
echo    'Loading Linux ...'
linux   /vmlinuz root=UUID=$UUID rootdelay=5 net.ifnames=0 ro
echo    'Loading initial ramdisk ...'
initrd  /initrd.img
}

menuentry 'Debian GNU/Linux USB-LIVE by rrp@opcode.eu.org init=/bin/bash' {
echo    'Loading Linux ...'
linux   /vmlinuz root=UUID=$UUID rootdelay=5 net.ifnames=0 ro init=/bin/bash
echo    'Loading initial ramdisk ...'
initrd  /initrd.img
}
EOF

# instalacja GRUBa dla UEFI
mkdir /boot/efi
mount ${DEVp}2 /boot/efi
grub-install --efi-directory=/boot/efi --target=x86_64-efi
mkdir /boot/efi/EFI/BOOT
cp /boot/efi/EFI/debian/grubx64.efi /boot/efi/EFI/BOOT/bootx64.efi

# instalacja GRUBa w MBR
grub-install --boot-directory=/boot/ --target=i386-pc $DEV

Konfiguracja końcowa

# automatyczne podnoszenie sieci
echo "allow-hotplug eth0" > /etc/network/interfaces.d/eth0 
echo "iface eth0 inet dhcp" >> /etc/network/interfaces.d/eth0

# ssh pozwala na logowanie na root'a i nie jest automatycznie uruchamine
sed -e 's|^[# ]*PermitRootLogin.*$|PermitRootLogin yes|' -i /etc/ssh/sshd_config
systemctl  disable  ssh.service

# różne ustawienia
systemctl  mask  hwclock-save.service systemd-random-seed.service udev-finish.service \
                systemd-update-utmp-runlevel.service systemd-update-utmp.service
rm /usr/lib/modules-load.d/ipmievd.conf
echo "liveUSB" > /etc/hostname

# hasło root'a
passwd

# konfiguracja użytkownika - skrypty do montowania i odmontowywania chroot'ów
# oraz fałszywa historia linii poleceń (z tym co może nam się przydać w przyszłości)
cat << EOF > /root/prepareChroot.sh
#!/bin/bash

if [ \$# -ne 2 ]; then
        echo USAGE: \$0 device mountpoint
        exit
fi

DEV=\$1
MNT=\$2

mount \$DEV \$MNT
mount -t proc  proc  \$MNT/proc
mount -t sysfs sysfs \$MNT/sys
mount -o rbind /dev  \$MNT/dev

chroot \$MNT
EOF
chmod +x /root/prepareChroot.sh

cat << EOF > /root/umountChroot.sh
if [ \$# -ne 2 ]; then
        echo USAGE: \$0 mountpoint
        exit
fi

MNT=\$1

umount \$MNT/proc
umount \$MNT/sys
mount --make-rslave \$MNT/dev ; umount -R \$MNT/dev
umount \$MNT
EOF
chmod +x /root/umountChroot.sh

cat << EOF > /root/.bash_history
mount -o remount,rw /
systemctl start ssh.service
/root/prepareChroot.sh /dev/sdb1 /mnt/1
chroot /mnt/1
/root/umountChroot.sh /mnt/1
EOF
ln -s /root/.bash_history /.bash_history

# samobójstwo bash'a ... zapobiega zapisaniu historii linii poleceń
# skutkuje też wyjściem z chroot'a
kill -9 $BASHPID

Odmontowanie chroot'a

Uwaga: wszystkie następne kroki wykonywane poza chroot-em

umount $MNT/boot/efi/
umount $MNT/run
umount $MNT/tmp
umount $MNT/proc
umount $MNT/sys
mount --make-rslave $MNT/dev
umount -R $MNT/dev
umount $MNT
losetup -d $DEV

Licencja

Copyright (c) 2015-2019, Robert Paciorek <rrp@opcode.eu.org>

To jest wolny i otwarty dokument/oprogramowanie. Redystrybucja, użytkowanie i/lub modyfikacja SĄ DOZWOLONE na warunkach licencji MIT.

This is free and open document/software. Redistribution, use and/or modify ARE PERMITTED under the terms of the MIT license.

The MIT License:

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.