制作软盘上运行的FreeBSD系统

试平台：FreeBSD 4.5 Release (i386)

前言
大家可能见到过很多在软盘上运行的Linux系统，可在软盘上运行的FreeBSD反而比较少，虽然有PICOBSD，然而很多时候PICOBSD并不能满足我们的需要，那么可不可以自己制作一个在软盘上运行的FreeBSD系统呢？答案是肯定的。我在维护着一个Floppy Firewall的Project ( http://www.cnfug.org/project/ffw/ )，它是一个基于FreeBSD和IPFilter的运行在软盘上的防火墙系统，很多网友在使用了Floppy Firewall之后发邮件来询问如何使FreeBSD运行在一张小小的软盘上。但由于前段时间事情太多一直没有时间，今天终于找到时间，所以把制作在软盘上运行的FreeBSD的过程写出来与大家分享，由于时间仓促，文中难免有错误之处，还请大家指教。同时非常欢迎大家访问CNFUG(China FreeBSD User Group, http://www.cnfug.org )，它是一个由一些FreeBSD爱好者组织起来的自由组织，目的是为大家提供中文的FreeBSD方面的资源，目前CNFUG定期的向大家发行免费的FreeBSD中文技术期刊( http://www.cnfug.org/journal/[/url])和维护一些Project([url]http://www.cnfug.org/project/ )。

1、FreeBSD的启动过程简介
当BIOS读入MBR之后，MBR中的程序读入硬盘FreeBSD Slice（FreeBSD分区）中的引导程序，引导程序默认情况下会加载/boot/loader，然后loader将加载/kernel，此时kernel开始检测一些硬件和做一些初始化。初始化完成后kernel将mount root device，然后启动系统初始化进程/sbin/init，init将根据/etc/rc中的设置来进行初始化等。
可以看出我们需要解决的部分就是：引导程序 -> /boot/loader -> /kernel -> /sbin/init -> /etc/rc
在了解了启动过程之后和问题所在之后，我们便可以开始制作软盘上的FreeBSD了。

2、初始化软盘
首先要做的就是要将软盘初始化，包括设置disklabel和创建文件系统（格式化成ufs格式）。
代码:
bsd# disklabel -r -w fd0a fd1440

接下来是安装引导程序。
代码:
bsd# disklabel -B fd0a

现在软盘已经能够引导了，但因为我们要在它上面放置程序，所以要创建文件系统。
代码:
bsd# newfs fd0a

刚才已经做好了引导程序，因为引导程序会加载/boot/loader，所以我们还需要将系统中的/boot/loader复制到软盘中。
代码:
bsd# mkdir /fd
bsd# mount /dev/fd0a /fd
bsd# mkdir /fd/boot
bsd# cp /boot/loader /fd/boot/loader

根据FreeBSD的启动过程，现在我们已经准备好了引导程序和loader，接下来就要准备内核了。

3、定制内核
软盘的空间有限，所以我们需要定制一个小内核，而不能直接使用系统原来的内核。
由于我们只使用软盘，所以内核中的关于scsi、ata、atapi和raid等这些东西都应该删除，因为我们不需要IPv6所以INET6也应该删除，具体留下些什么要看自己的用途了，这没有什么标准。不过有几样是必须的：
options MFS # 内存文件系统支持
options MD_ROOT # 使用MD(内存磁盘)设备做root
options UFS # UFS文件系统支持
options UFS_ROOT # UFS ROOT
pseudo-device md # MD设备支持

下面是我使用的一个内核配制文件：
代码:
#
# GENERIC -- Generic kernel configuration file for FreeBSD/i386
#
#
# $FreeBSD: src/sys/i386/conf/GENERIC,v 1.246.2.38 2002/01/25 17:41:40 murray Exp $
machine i386
cpu I386_CPU
cpu I486_CPU
cpu I586_CPU
cpu I686_CPU
ident "MINI-KERNEL"
maxusers 0 #maxusers最好让系统自动分配，如果设得过大，会占用过多的内存。

options INET #InterNETworking
options FFS #Berkeley Fast Filesystem
options FFS_ROOT #FFS usable as root device [keep this!]
options MFS #Memory Filesystem
options MD_ROOT #MD is a potential root device
options COMPAT_43 #Compatible with BSD 4.3 [KEEP THIS!]
options NO_SWAPPING #Disable swap

device isa
device pci

# Floppy drives
device fdc0 at isa? port IO_FD1 irq 6 drq 2
device fd0 at fdc0 drive 0

# atkbdc0 controls both the keyboard and the PS/2 mouse
device atkbdc0 at isa? port IO_KBD
device atkbd0 at atkbdc? irq 1 flags 0x1

device vga0 at isa?

# syscons is the default console driver, resembling an SCO console
device sc0 at isa? flags 0x100

# Floating point support - do not disable.
device npx0 at nexus? port IO_NPX irq 13

# PCI Ethernet NICs that use the common MII bus controller code.
# NOTE: Be sure to keep the 'device miibus' line in order to use these NICs!
device miibus # MII bus support
device fxp # Intel EtherExpress PRO/100B (82557, 82558)
device rl # RealTek 8129/8139
device xl # 3Com 3c90x
device lnc0 at isa? port 0x280 irq 10 drq 0 # VMware Nic

# Pseudo devices - the number indicates how many units to allocate.
pseudo-device loop # Network loopback
pseudo-device ether # Ethernet support
pseudo-device md # Memory "disks"

上面的内核基本上是一个系统要运行的最小配制了，当然如果你的机器不同具体也不同，大家按自己的情况来定，我的机器配制是：
CPU: Pentium III 733Mhz
MotherBoard: Via 693A Chipset
NIC: Realtek 8139c
当配制好之后就是编译内核了，建议大家使用config的方式来编译，注意，最后不要使用make install，否则你原来的内核会被替换。
代码:
bsd# cd /sys/i386/conf
bsd# config MINI
bsd# cd ../../compile/MINI
bsd# make depend && make kernel

编译完成后就会成生kernel这个文件，这时它的体积还是比较大，不过现在不用管它，后面将会介绍如何处理它。

4、编译系统程序
现在就要准备系统所需要的基本程序了，首先最基本的是init和sh，init是所有进程的父进程，它负责进行一些初始化工作，它将是kernel引导完成后要运行的第一个用户进程，而sh用于解释/etc/rc中的命令。
在UNIX中大部程序都使用了共享库，这有利减少磁盘空间的占用，这对于使用硬盘是非常有用的，然而对于软盘就不太适用了，因为单一个大部分程序都要使用的库libc.so就有500多K，加上其它的库软盘根本就装不下。
我们可以发现，大部分时候一个程序只是用到了库中的某个函数，但同样也要加载整个库，所以我们可以使用静态编译来使程序只包含它使用的那部分函数，这样可以减少程序的大小。
不过这样问题同样存在，如果只有少数程序这到没有什么，一旦程序很多时，那么空间问题同样存在。如果会C语言的朋友都知道，其实每一个程序中有很大一部分函数是相同的，比如printf，这个函数在大部分程序中都会用到，如果每个程序都包含一段printf的代码，那么如果有100个程序的话，就会包含100个这样的代码，然而这些代码都是相同的，实际上有99个都是浪费了空间，那么可不可以让一些程序在静态编译的情况下也能够共享一些函数呢？要知道答案，往下接着看。
幸好，PICOBSD为我们提供了这样的一个机制，使得程序即不用加载标准库也可以利用其它程序中的相同函数，这就是crunch（crunch好像是世界顶级黑客高手John Draper的网名，不知道这与他有没有关系。^_^）。
crunch是将所有需要的软件编译在一个文件中即crunch，然后当中的程序通过symbol link的方式link到它上面，这样便可以使用相应的程序（类似于linux中的busybox），同时又节约了空间。PICOBSD为我们提供了一个自己定制crunch的机会，在FreeBSD4.5 Release（注：4.8 Release中的crunch无法定制，至少我没有找到，所以建议大家使用4.5）中，crunch的配制文件是/usr/src/release/picobsd/cu