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YuisamaLite/build-ubuntu-live

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从零开始制作 Ubuntu 22.04 Live CD

前言

最近想做一个基于原生 GNOME 桌面的 Ubuntu LiveCD，然后就想到了 Debian 系的 LiveCD 构建工具 live-build，就安装了一个 Ubuntu 版本试一试，发现太老了没法用。

然后我就在 Launchpad 上问了一下官方，他们的答复是 Ubuntu 现在已经不用 live-build 这种方式构建，所以 live-build for ubuntu 就不更新了。

于是我只能在官方文档里找教程，终于找到了，但是有一点老，很多东西不适用。我就参考官方文档和 rohhie.net 里的一篇制作 Ubuntu 20.04 的教程，琢磨了自己的 Ubuntu 22.04 Live CD 制作教程。详见参考资料，对两篇文档作者表示感谢。

教程以 x86-64 平台 + Ubuntu 22.04（Jammy）为例。这个教程建议有一定 Linux 基础的人使用，如果你不熟悉 Linux ，又进行了误操作，将可能会导致本机软件配置出现错误甚至是系统崩溃的危险。请慎重使用。

如果您要制作 Ubuntu 22.04 以下版本的 Live CD，本教程的部分内容可能需要进行一些调整。

基于 Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License 许可协议。

为什么要构建自己的 LiveCD

  1. 进行一些本地化修改；
  2. 对默认设置不满意；
  3. 对镜像的预装不满意。

构建条件

  1. 一个运行 Ubuntu 的设备（虚拟机也是可以的，但不推荐 WSL1/2，因为 WSL2 经过实际测试会出现一些问题）。

  2. 确保已经安装 dosfstools、genisoimage、squashfs-tools 、xorriso、grub-common、grub-pc-bin 、grub-efi-amd64-bin 软件包。还有 nano 文本编辑器。

apt install dosfstools genisoimage squashfs-tools xorriso grub-common grub-pc-bin grub-efi-amd64-bin nano

  1. 打开终端。

  2. 全程需要 root 权限，请输入 sudo -s 进入 root 权限。

准备目录

准备一个空文件夹作为工作目录。这个空文件夹所在分区不能是 NTFS、FAT32 格式。

然后在这个文件夹中创建 chroot、image 这两个文件夹。chroot 里面是目标系统，image 是 ISO 文件夹目录。

image 里面要创建 casper boot EFI preseed 等文件夹

在配置的时候你应当保持 Shell 位置的你的工作目录下面。

准备镜像

基础系统

构建基础系统有两种方式：

  1. 利用 debootstrap 构建一个基础系统。
  2. 解压 Ubuntu Base。

debootstrap 是 Debian 系发行版的一个实用工具，允许您基于在线的软件源构建一个属于自己的 Debian 系发行版的基本系统。

Ubuntu Base 是 Ubuntu 的基本系统，说通俗点，就是 Ubuntu 帮你打包好的 debootstrap 后的基本系统。我个人更倾向这一种，因为方便。

如果你想使用 debootstrap 工具构建一个基本系统，请运行：debootstrap jammy chroot https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu

mirrors.ustc.edu.cn 是中国科学技术大学的开源镜像站，你可以换成阿里的、华为的或者清华源，如果你所在高校也有开源镜像站，换成你学校的效果更好。

如果是 Ubuntu Base，请在 http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-cdimage/ubuntu-base/ 里找对应的 .tar.gz 格式软件包，下载，然后进入到 chroot 目录，解压这个软件包：

cd chroot
tar -xvf ../ubuntu-base-22.04-base-amd64.tar.gz`
cd ..

基础系统的设置

你应该首先复制你本机的网络设置到 chroot/etc 下，所以你应该：

  1. mv chroot/etc/resolv.conf chroot/etc/resolv.conf.1 这个命令是备份目标系统的网络配置

  2. cp /etc/resolv.conf chroot/etc/resolv.conf 复制你的本机网络配置到目标系统。

应当修正目标系统的软件源设置，因为默认是不完善的。

输入 nano chroot/etc/apt/sources.list ，编辑软件源，下面给一个示例：

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse

其中，jammy 是 Ubuntu 22.04 的代号。main restricted 之类的表明软件仓库的一些开关，你不熟悉的话可以不用管他，启用就行。

容器操作

挂载特殊文件系统

你需要先挂载一些特殊的文件系统。比如 dev proc sys run。

mount --bind /dev chroot/dev
mount none -t proc chroot/proc
mount none -t sysfs chroot/sys
mount none -t devpts chroot/dev/pts

进入 chroot 容器， chroot chroot

你会发现提示符变了，那么就顺利进入了chroot 容器，你可以像操作你的主机系统一样操作 chroot 容器，对其做出更改。

官网文档和参考资料中的教程里面都提到了应该将 /bin/true 链接到 /sbin/initctl，在这个教程里面我认为是不需要的，因为 systemd 已经作为新式的加载程序取代了 sysvinit 和 upstart，所以这个命令不再需要。

更新软件源

我们先更新一下软件源，升级一下基础系统里的软件包。

apt update
apt upgrade

安装 Linux 内核

这一步是必要的，安装的内核还将用于 ISO 镜像的引导。

apt install linux-generic

如果您对 hwe 内核有需求，也可以安装。

安装内核之后 GRUB 之类的会自动安装。

安装 Ubuntu 标准套件

这是官方教程所推荐的，当然可以省略，但不推荐。

apt install ubuntu-standard

标准套件包括很多实用工具，是推荐安装的。

安装 LiveCD 套件

包括硬件检测之类的组件，这一点非常重要，关乎到 LiveCD 能否成功启动。

apt install casper discover laptop-detect os-prober

如果是旧版本的 Ubuntu 还需要安装 lupin-casper 软件包。

安装 NetworkManager，顾名思义，网络套件。如果你选择在后续安装桌面环境，那么这一步可以省略。

apt-get install --no-install-recommends network-manager

安装 snap 等软件包管理器（可选）

snap 是新一代的 Ubuntu 软件包管理器，现在预装的 FireFox 等软件都是 snap 格式安装，所以您可以安装 snapd。

apt install snapd

Flatpak 也是新一代的软件包管理器，由 Red Hat 主导，但由于通用性强，所以也可以安装。

apt install flatpak

给目标系统安装桌面

你应该给你的目标系统安装一个桌面环境，当然你也可以选择不安装，但是不推荐。

下面是几个套件，仅供参考：

  1. ubuntu-desktop ，默认桌面

  2. xubuntu-desktop，xfce。

  3. kubuntu-desktop，KDE。

  4. ubuntu-mate-desktop，Mate 桌面

  5. lubuntu-dekstop，LXQT。

  6. vanilla-gnome-desktop，原生GNOME桌面，但是安装后需要再配置。

如果你觉得套件里面有你不喜欢的组件，你也可以选择手动安装，比如 apt install kde-standard。

自定义配置

到这里结束之后，你可以在这个 chroot 容器里面进行自定义的设置，你想要预装什么软件，也可以操作。在容器里的操作和在本机操作的命令是相似甚至一致的。

比如我要预装编译套件，我可以：apt install build-essential。

BleachBit 是一款开源的垃圾清理工具，所以我可以：apt install bleachbit

比如，设定语言区域选项（图形环境）：dpkg-reconfigure locales

中文语言包：apt install language-pack-zh-hans language-pack-gnome-zh-hans

如果是 kde 语言包就换成 language-pack-kde-zh-hans

安装安装器

这一步不是必要的，但是如果你有将这个 LiveCD 安装到本机硬盘的需求，你可以这样做。

根据桌面环境的不同选择命令：

GNOME：

apt-get install ubiquity-frontend-gtk ubiquity-casper ubiquity-slideshow-ubuntu ubiquity-ubuntu-artwork ubiquity-frontend-debconf

KDE：

apt-get install ubiquity-frontend-kde ubiquity-casper ubiquity-slideshow-kubuntu ubiquity-ubuntu-artwork ubiquity-frontend-debconf

LXDE、MATE 之类以此类推，比如 ubiquity-slideshow-lubuntu

清理容器

到这一步，目标系统已经配置完毕了，下面应当进行清理。

输入 apt clean，清理一切软件源缓存。

输入 rm /var/lib/dbus/machine-id ，清理 machine-id。

清理临时文件：rm -rf /tmp/*

之前我们更改的 resolv.conf 也要恢复原状。

所以你应该

rm /etc/resolv.conf
mv /etc/resolv.conf.1 /etc/resolv.conf

退出 chroot 容器：exit

进入目标系统的 /root 目录，清理掉 bash 历史记录： rm chroot/root/.bash_history。

取消特殊文件系统的挂载：

umount chroot/dev/pts
umount chroot/dev
umount chroot/proc
umount chroot/sys

如果取消挂载失败，可以看看是不是有什么程序占用了，如果还是不行，可以重启电脑，重启自动取消挂载。

打包容器

建立清单：

chroot chroot dpkg-query -W --showformat='${Package} ${Version}\n' | tee image/casper/filesystem.manifest
cp -v image/casper/filesystem.manifest image/casper/filesystem.manifest-desktop
REMOVE='ubiquity ubiquity-frontend-gtk ubiquity-frontend-kde casper live-initramfs user-setup discover1 xresprobe os-prober libdebian-installer4 ubiquity-slideshow-ubuntu ubiquity-ubuntu-artwork ubiquity-frontend-debconf'
for i in $REMOVE
do
        sed -i "/${i}/d" image/casper/filesystem.manifest-desktop
done

REMOVE 里面内容应当根据实际情况调整。

打包目标系统：

mksquashfs chroot image/casper/filesystem.squashfs
printf $(du -sx --block-size=1 chroot | cut -f1) > image/casper/filesystem.size

filesystem.squashfs 类似于 Windows 里面的 install.wim。

ISO 镜像的制作

内核的创建、以及介质信息

  1. 复制内核，将目标系统的 boot 文件夹里面的 vmlinuz-版本号和 initrd.img-版本号 这两个文件，复制到 ISO 文件夹的 casper 目录。版本要选 boot 文件夹里面最新的。

    如果你需要在 ISO 镜像里集成 memtest，可以加到 boot/grub 文件夹里面，同时在引导菜单里增加对应项目。

  2. 【可选】创建介质信息，在 ISO 文件夹下面创建 .disk 文件夹，创建几个文件：

    base_installable、casper-uuid-generic、cd_type、info、release_notes_url

    cd_type 里面填 full_cd/single，releases_notes 里面填你的个人网址，info 是光盘信息（比如，我可以填写 My Ubuntu Live Build 2022-09-14 ）。

    base_installable 文件留空，是空文件。

一些文档还会注明要在 ISO 文件夹根目录下创建 README.diskdefines 文件，但根据我的观察，Ubuntu 22.04 是可以不需要的，而且官方镜像也没有。

准备引导

Ubuntu 22.04 已经放弃了使用 ISOLINUX 作为 Legacy 方式引导，因此 Legacy 和 UEFI 模式都是基于 GRUB 的。如果你没有将镜像从 Legacy 方式引导的需求，那么也可以省略制作 Legacy 引导。

创建 GRUB EFI 引导文件

  1. 首先创建一个空白的 FAT32 格式的虚拟磁盘，dd if=/dev/zero of=grub-efi-disk.img bs=12M count=1

  2. 格式化：mkfs.vfat grub-efi-disk.img

  3. 创建一个挂载点：mkdir mnt-grub

  4. 挂载虚拟磁盘，mount grub-efi-disk.img mnt-grub

  5. 安装 GRUB EFI 到虚拟磁盘：grub-install --target x86_64-efi --removable grub-efi-disk.img --efi-directory=mnt-grub --boot-directory=mnt-grub/boot --uefi-secure-boot

  6. 虚拟磁盘里有一文件，叫 EFI/boot/grub/grub.cfg，将该文件内容改为：

    search --set=root --file /casper/vmlinuz
configfile /boot/grub/grub.cfg

  7. 创建一个新的虚拟磁盘：dd if=/dev/zero of=efi.img bs=4M count=1

  8. 格式化并挂载它：

    mkdir mnt-efi
mkfs.vfat efi.img
mount efi.img mnt-efi

  9. 将 mnt-grub 下面的 EFI 文件夹全部复制到 mnt-efi 下面。将 boot 文件夹里的内容复制到 ISO 文件夹的 boot 下面。

  10. 卸载虚拟磁盘: umount mnt-grub umount mnt-efi

  11. 将虚拟磁盘 efi.img 复制到 ISO 文件夹的 boot/grub 下面。

创建 GRUB LEGACY 引导文件

输入这个命令，创建一个仅仅保留必要项目的 Grub Legacy 镜像。

grub-mkstandalone --format=i386-pc --output=grub-pc-img.img --install-modules="linux linux16 normal iso9660 biosdisk memdisk search configfile tar ls" --modules="linux linux16 normal iso9660 biosdisk search configfile" --locales="" --fonts="" /boot/grub/grub.cfg=<ISO文件夹的绝对路径>/boot/grub/grub.cfg

​ --locales --fonts 应该留空，缩减体积。

等号后面必须是绝对路径，否则 GRUB 将无法识别配置文件。

合并 cdimage.img 和 core.img 构成一个完整的 legacy 引导文件，cat /usr/lib/grub/i386-pc/cdboot.img grub-pc-img.img > image/boot/grub/boot.img

复制 GRUB 模块和创建配置

  1. 复制 /usr/lib/grub 文件夹里的 i386-pc 文件夹，到 ISO 目录的 boot/grub 下面。
  2. 准备一个引导菜单，也就是 ISO工作目录/boot/grub/grub.cfg，这里给出一个示例，来自 Ubuntu Desktop：
search --set=root --file /casper/vmlinuz

set timeout=30

menuentry "Try or Install Ubuntu" {
	set gfxpayload=keep
	linux	/casper/vmlinuz boot=casper quiet splash --- 
	initrd	/casper/initrd
}
menuentry "Ubuntu (safe graphics)" {
	set gfxpayload=keep
	linux	/casper/vmlinuz nomodeset boot=casper quiet splash --- 
	initrd	/casper/initrd
}
grub_platform
if [ "$grub_platform" = "efi" ]; then
menuentry 'Boot from next volume' {
	exit 1
}
menuentry 'UEFI Firmware Settings' {
	fwsetup
}
else
fi

如果您想在加载 LiveCD 时将系统载入内存，可以添加 toram 选项，但是这会比较耗费 RAM 空间。

MD5 校验值的创建

cd image && find . -type f -print0 | xargs -0 md5sum | grep -v "\./md5sum.txt" > md5sum.txt
cd ..

这个步骤结束之后，清理一下上面步骤的临时文件。

ISO 的生成

确保你在工作目录下，输入下列命令：

cd image
xorriso \
   -as mkisofs \
   -iso-level 3 \
   -full-iso9660-filenames \
   -volid "UBUNTU_LIVE_BUILD" \
   -output ../ubuntu-live.iso \
   -isohybrid-mbr /usr/lib/grub/i386-pc/boot_hybrid.img \
   --grub2-mbr /usr/lib/grub/i386-pc/boot_hybrid.img \
   --grub2-boot-info \
   -b boot/grub/boot.img \
      -no-emul-boot \
      -boot-load-size 4 \
      -boot-info-table \
      --eltorito-catalog boot/grub/boot.cat \
   -append_partition 2 0xef boot/grub/efi.img \
   -eltorito-alt-boot \
      -e boot/grub/efi.img \
      -no-emul-boot \
      -isohybrid-gpt-basdat \
      .

测试

运行你的虚拟机（VirtualBox、KVM 等），然后进行测试。

美化

这个 ISO 镜像的一些 UI 之类的元素是没有经过美化的，各位可以参照网络的教程进行适当的美化。

参考资料

  1. https://help.ubuntu.com/community/LiveCDCustomizationFromScratch
  2. https://help.ubuntu.com/community/LiveCDCustomization
  3. grub-mkimage 的 man 手册；grub-mkstandalone 的 man 手册。
  4. https://blog.csdn.net/a5nan/article/details/51361904
  5. https://rohhie.net/ubuntu20-04-try-to-make-a-live-cd-from-scratch-basic
  6. https://wiki.archlinux.org/title/GRUB

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