编译环境搭建

结束CTF的旅程之后，要投身Kernel的开发。除了日常会偶尔用到的一些脚本环境需要安装在本机之外，我决定所有的环境都打包成Docker使用，避免环境爆炸。

目前来看，我暂时主要需要两个环境，一个是学习Rust的环境，该环境有一个Rust和Windows下的Clion即可。另一个是一个可以编译、模拟Unix内核的环境，该环境需要支持FreeBSD和Linux内核的编译，并使用Qemu可以模拟执行、使用GDB调试这些内核的环境

Sys编译调试环境

2.1 环境准备

首先编写Dockerfile，使用Ubuntu22.04 作为基础镜像，换了下apt源，安装一些工具，然后拷贝了linux6.4和freebsd13.2并解压，还准备了一份busybox。

当然，你也可以选择用我push好的镜像。

docker pull yirannn/modular-zswap-env

FROM ubuntu:22.04

RUN sed -ri.bak -e 's/\/\/.*?(archive.ubuntu.com|mirrors.*?)\/ubuntu/\/\/mirrors.pku.edu.cn\/ubuntu/g' -e '/security.ubuntu.com\/ubuntu/d' /etc/apt/sources.list

RUN apt-get update && \
    apt-get install -y \
# 常用环境和工具
    qemu-system make gcc g++ gdb \
    git xz-utils bzip2 wget file\
# 用于编译过程
    flex bison \
    build-essential libncurses-dev \
    libelf-dev bc libssl-dev \
# 用于源码阅读
        clangd bear

RUN mkdir /root/source && \
    mkdir /root/tools
COPY linux-6.4.tar.gz /root/source
COPY freebsd-13.2.tar.txz /root/source
COPY busybox-1.36.1.tar.bz2 /root/tools

# 其实拷贝压缩包多了个 overlay, 但是影响很小，放在这还方便改
RUN tar xzf /root/source/linux-6.4.tar.gz -C /root/source/ && \
    tar xJf /root/source/freebsd-13.2.tar.txz -C /root/source/ && \
    tar xjf /root/tools/busybox-1.36.1.tar.bz2 -C /root/tools && \
    rm /root/source/linux-6.4.tar.gz /root/source/freebsd-13.2.tar.txz /root/tools/busybox-1.36.1.tar.bz2 && \
    mv /root/source/usr /root/source/freebsd

WORKDIR /root/source

这之后，编译镜像并启动

docker build -t $image_name .
docker run -it --name $container_name --privileged=true $image_name bash

2.2 Linux内核

2.2.1 编译选项

逐行执行以下命令

cd linux-6.4
export ARCH=x86
make x86_64_defconfig
make menuconfig

在menuconfig中，开启debuginfo、关闭地址随机化。也可以看一看其他的选项

Kernel hacking  ---> 
    [*] Kernel debugging
    Compile-time checks and compiler options  --->
        [*] Provide GDB scripts for kernel debugging
                Debug infomation ([Disable debug infomation]) --->
                    (X) Generate DWARF Version 5 debuginfo
Processor type and features ---->
    [] Randomize the address of the kernel image (KASLR)

2.2.2 开始编译

这之后开始编译，我的笔记本8c16t，设置并发数为16了

make -j16
ls /root/source/linux-6.4/arch/x86/boot
> bzImage

2.3 准备文件系统

2.3.1 准备busybox

启动内核还需要一个具有根文件系统的磁盘镜像文件，根文件系统中提供可供交互的shell程序以及一些常用工具命令，我们借助busybox工具来制作根文件系统。

cd /root/tools/busybox-1.36.1
make menuconfig

在config中设置为静态编译

Settings  --->
            [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

2.3.2 准备rootfs

创建一个文件，并格式化为ext4

dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=10
mkfs.ext4 rootfs.img

创建挂载镜像文件的目录，挂载之后写入，然而我在这一步遇到了阻碍，提示没权限。

网上教程可能不会遇到这个问题，但是其实用docker久了就知道很可能是privileged没开的问题，当然，在上面的命令里我已经补充好了。对于mount之类的命令，即使docker内部是root，但是在外部没有权限，也是会报权限问题的，我对这里并没有细究，加上之后没问题就放过了。

挂载好之后，把busybox直接编译到挂载目录下

mkdir fs
mount -t ext4 -o loop rootfs.img ./fs
> mount: ./fs: mount failed: Operation not permitted.
# docker创建容器的命令加上 --privileged=true解决
make install CONFIG_PREFIX=./fs

cd fs
mkdir proc dev etc home mnt
cp -r ../examples/bootfloppy/etc/* etc/
chmod -R 777 ./

2.4 运行Linux内核

qemu-system-x86_64 -kernel /root/source/linux-6.4/arch/x86/boot/bzImage -hda /root/tools/busybox-1.36.1/rootfs.img \
-append "root=/dev/sda console=ttyS0" -nographic

可以看到成功运行之， Ctrl-A 后按X退出qemu

Linux Kernel-编译调试环境搭建