kernel 构建 ubuntu deb（1）dpkg/grub/initrd

最近在给Ubuntu提供可安装kernel的deb包，先介绍一下用于管理deb软件包的核心工具，主要用于安装/卸载/查询/管理本地软件包

1.dpkg

基本语法：dpkg <选项> <包名>

安装：dpkg -i <x.deb> , 可能会出现依赖缺失导致的安装失败，可修复依赖后重新安装

卸载：dpkg -r x.deb 卸载 / -P 彻底卸载

查找信息：-l 查找装了那些包 / -s 可查看安装后的详细信息 / -I 可以显示control文件中对deb的描述/ -c 显示出这些包包含了哪些内容

2.update-grub

它会自动检测系统中已安装的内核和操作系统，并生成新的引导菜单（通常位于 /boot/grub/grub.cfg）

在你安装内核的过程中，update-grub 主要起到两个作用：

1. 识别新内核：安装 linux-kernel-<版本> 包后，update-grub 会检测到 /boot/vmlinuz-<版本> 和对应的 initrd.img-<版本>，并将其添加到引导菜单。
2. 移除旧内核：卸载内核包后，执行 update-grub 会从引导菜单中删除已卸载的内核条目，避免引导错误

3.grub.cfg

# 5 秒后自动启动默认项
set timeout=5
set default="questing_crd_lx"  #  ID，使用唯一标识

# 第一个启动项（原 Ubuntu 官方版本）
menuentry "Ubuntu for X Elite CRD" --id questing_crd_ubuntu {
  set root=(hd0,gpt13)
  devicetree /lib/firmware/6.16.0-rc4-g52f18bdf8da1/device-tree/x1e80100-crd.dtb
  linux /boot/vmlinuz-6.16.0-rc4-g52f18bdf8da1 \
    earlycon console=ttyMSM0,115200n8 \
    root=/dev/nvme0n1p13 \
    cma=128m rw clk_ignore_unused pd_ignore_unused \
    efi=noruntime rootwait ignore_loglevel
  initrd /boot/initrd.img-6.16.0-rc4-g52f18bdf8da1
}

# 第二个启动项（你的自定义版本）
menuentry "LX for X Elite CRD" --id questing_crd_lx {
  set root=(hd0,gpt13)
  devicetree /lib/firmware/6.16.0-rc2-00098-g3c20b5578437/device-tree/x1e80100-crd.dtb
  linux /boot/vmlinuz-6.16.0-rc2-00098-g3c20b5578437 \
    earlycon console=ttyMSM0,115200n8 \
    root=/dev/nvme0n1p13 \
    cma=128m rw clk_ignore_unused pd_ignore_unused \
    efi=noruntime rootwait ignore_loglevel
  initrd /boot/initrd.img-6.16.0-rc2-00098-g3c20b5578437
}

1.set default是指定默认启动的菜单项

2.menuentry就是定义启动项的关键字，双引号就是启动配置的名字

3.set root=(hd0,gpt13)

定义该启动项的 “根设备”（即启动文件所在的分区）。

(hd0)表示第一块硬盘（GRUB 中硬盘从hd0开始编号，第二块为hd1等）。

gpt13表示该硬盘使用 GPT 分区表，且启动文件在第 13 个分区

4.devicetree是针对嵌入式系统（如 ARM 架构设备）的配置，指定设备树文件（.dtb）的路径。

5.linux /boot/vmlinuz-6.16.0-rc4-g52f18bdf8da1 earlycon console=ttyMSM0,115200n8 root=/dev/nvme0n1p13 cma=128m rw clk_ignore_unused pd_ignore_unused efi=noruntime rootwait ignore_loglevel

linux命令指定 Linux 内核文件的路径及内核启动参数，是启动项的核心配置。

/boot/vmlinuz-6.16.0-rc4-g52f18bdf8da1：内核镜像文件的路径，vmlinuz是压缩的内核文件，后面的字符串是内核版本号（6.16.0-rc4是主版本，g52f18bdf8da1是编译时的 Git commit 号，用于区分内核版本）。

后续参数是内核启动参数（关键参数解析）：

earlycon：启用早期控制台输出（内核启动初期就输出日志，方便调试）。

console=ttyMSM0,115200n8：指定系统控制台设备和波特率。ttyMSM0是串口设备名（高通 MSM 芯片的串口），115200n8表示波特率 115200、无校验位、8 位数据位。

root=/dev/nvme0n1p13：指定系统根文件系统所在的分区。nvme0n1是第一块 NVMe 固态硬盘，p13是该硬盘的第 13 个分区（与前面set root的分区一致，确保内核能找到根文件系统）。

cma=128m：设置连续内存分配器（CMA）的大小为 128MB，用于内核分配大块连续内存（如显卡、摄像头等设备需要）。

rw：以 “读写模式” 挂载根文件系统（默认是只读，rw确保系统启动后能写入文件）。

clk_ignore_unused / pd_ignore_unused：忽略未使用的时钟（clk）和电源域（pd），常用于嵌入式设备减少不必要的功耗或避免未使用硬件的报错。

efi=noruntime：禁用 EFI 运行时服务（部分嵌入式设备可能不依赖 EFI，禁用可避免兼容性问题）。

rootwait：内核等待根文件系统就绪后再挂载（避免根分区还未初始化就尝试挂载导致失败）。

ignore_loglevel：忽略内核日志级别限制，输出所有级别的日志（方便调试，正常使用可去掉）。

4.vmlinuz和Image的区别

编译出来的内容是Image

打包的deb里面包含的是vmlinuz

比较一下

5.initrd

5.1initrd出现的意义

先说一下linux启动的核心步骤：

1. 引导程序（如 GRUB）加载内核（vmlinuz）；
2. 内核启动后需要挂载根文件系统（/）才能继续运行用户态程序（如 init 或 systemd）。

这里存在一个鸡生蛋，蛋生鸡的悖论：根文件系统依赖特定驱动（比如nvme硬盘驱动），而这些驱动就存储在根文件系统中，所以此时initrd出现了：

• initrd是一个预先打包了关键驱动、工具的临时文件系统，被内核直接加载到内存中。
• 内核先挂载 initrd，利用其中的驱动（比如nvme硬件驱动）识别并挂载真正的根文件系统，最后切换到根文件系统继续启动。

5.2启动具体步骤

1. 加载阶段：GRUB 引导程序将 vmlinuz（内核）和 initrd.img（临时文件系统）一起加载到内存中。
2. 内核初始化：内核启动后，检测到 initrd 存在，会将其挂载为临时根文件系统（/），并执行其中的初始化脚本（通常是 /init）。
3. 准备根文件系统：initrd 中的脚本（如 init）会：加载根文件系统所需的驱动（如 NVMe 硬盘驱动、加密模块）；检测并激活 LVM、RAID 等复杂存储结构；解密加密的根分区（如 LUKS 加密）；识别真正的根文件系统设备（如 /dev/nvme0n1p13）。
4. 切换到根文件系统：完成准备后，initrd 会将真正的根文件系统挂载到 /sysroot，然后通过 pivot_root 或 switch_root 命令切换根目录（从 initrd 切换到实际的 /），最后执行根文件系统中的初始化程序（如 systemd）。
5. 清理阶段：切换完成后，initrd 占用的内存会被释放，临时文件系统不再使用

5.3 为什么需要initrd

1. 支持复杂存储设备：现代硬件（如 NVMe 硬盘、USB 3.0 存储、RAID 阵列）的驱动可能未编译进内核（仅作为模块），initrd 可预先加载这些模块，确保内核能识别根文件系统。
2. 处理加密 / 特殊文件系统：若根文件系统是加密的（如 LUKS）或使用特殊格式（如 Btrfs、ZFS），initrd 中的工具（如 cryptsetup）可在挂载前完成解密或格式识别。
3. 简化内核设计：内核无需内置所有可能的驱动（否则体积会过大），而是通过 initrd 动态加载所需驱动，保持内核精简。