OS实战笔记（8）-- 设置基本OS基本工作环境

news2024/9/22 19:22:22

本笔记会搭建OS实战所需的虚拟机环境，主要是创建好虚拟机，设置虚拟机启动硬盘，在启动盘上安装Grub。

由于本专题是个人在业余时间除了Unity学习之外做的，没有时间和精力去解答具体的问题。本笔记中的实验个人在做的过程中除了遇到权限问题外，没有遇到大的问题。如果遇到了问题，请百度或google看看原因。

安装VirtualBox

假设Host为Ubuntu，我们直接用apt-get install安装即可（例子安装的版本是6.1）：


sudo apt-get install virtualbox-6.1

安装完成后，运行Virtualbox，能正常出现以下界面就OK了。

新建虚拟机

点击VirtualBox界面上的“新建”，进入新建虚拟电脑的流程。在专家模式中选择好各种配置参数即可。需要注意的是，虚拟硬盘这里，选择“不添加虚拟硬盘”。

案例中选择的配置是：虚拟机名称HelloOS, 64 bit架构，1024MB内存，默认显卡VBoxVGA，勾选硬件加速（不用非得按照这个来，新版本的VirtualBox默认VBoxVGA的显存配置等地方可能会略有差异，根据自身机器配置修改修改即可）。

创建虚拟机用的虚拟硬盘

VirtualBox所用的硬盘，实际是Host系统上的一个文件来模拟的（*.vdi）。这个VDI文件有特殊的格式要求，我们首先在Ubuntu Host上创建一个hd.img文件，将其挂载成loop设备后，用EXT文件系统格式化一下；然后安装好grub；最后再将hd.img转换成hd.vdi，用这个vdi文件作为虚拟机的硬盘使用。

dd命令创建hd.img

我们用dd命令来生成一个100M的二进制文件：


dd bs=512 if=/dev/zero of=hd.img count=204800

;bs:表示块大小，这里是512字节
;if：表示输入文件，/dev/zero就是Linux下专门返回0数据的设备文件，读取它就返回0
;of：表示输出文件，即我们的硬盘文件。
;count：表示输出多少块

格式化hd.img

这个hd.img本身只是Host系统下的一个普通文件，虚拟硬盘本身也需要格式化后才能使用。要对hd.img进行格式化，首先要骗一下Host系统，让Ubuntu将它看成是一个块设备来对待。

我们用losetup命令，将hd.img从普通文件变成是一个回环设备：


sudo losetup /dev/loop0 hd.img

做完这一步后，/dev/loop0这个回环设备就和hd.img关联起来了（如果出现失败打印Device or resource busy，就用/dev/目录下的其它loop设备比如loop15看看，或者用losetup -f hd.img让系统自己去找一个没用使用的loop设备。具体用的是哪个，可以通过losetup -a来查看）。回环设备可以把文件虚拟成Linux设备，用来挂载模拟整个文件系统，让用户可以将其作为硬盘、光驱或软驱等设备使用。可以通过mount和umount等命令进行设备的挂载和卸载，也可以用mkfs.ext4对其进行格式化。下面我们用mkfs.ext4格式化一下/dev/loop0


sudo mkfs.ext4 -q /dev/loop0

Grub安装，需要硬盘中存在boot目录，接下来我们创建boot目录


sudo mount /dev/loop0 ./hdisk/ ;挂载硬盘文件
sudo mkdir ./hdisk/boot/ ;建立boot目录

安装GRUB到虚拟硬盘

这一步比较简单，在hd.img通过loop设备挂载到了hdisk目录，并且hdisk目录下存在boot目录后，通过下面的命令就能安装GRUB：

sudo grub-install --boot-directory=./hdisk/boot/ --force --allow-floppy /dev/loop0
；--boot-directory 指向先前我们在虚拟硬盘中建立的boot目录。
；--force --allow-floppy ：指向我们的虚拟硬盘设备文件/dev/loop0

做完这一步后，在hdisk/boot目录下会出现一个grub目录，表示GRUB安装成功。此时我们还需要在hdisk/boot/grub下新建一个grub.cfg配置文件。这个配置文件被GRUB用来查到所要用的OS映像文件的。我们在这个文件里输入一下内容并保存：


menuentry 'HelloOS' {
insmod part_msdos
insmod ext2
set root='hd0,msdos1' #我们的硬盘只有一个分区所以是'hd0,msdos1'
multiboot2 /boot/HelloOS.eki #加载boot目录下的HelloOS.eki文件
boot #引导启动
}
set timeout_style=menu
if [ "${timeout}" = 0 ]; then
  set timeout=10 #等待10秒钟自动启动
fi

做完这些步骤后，我们可以用umount hdisk卸载掉hd.img。

将hd.img转换成hd.vdi，让VirtualBox可以将其当成硬盘使用

VirtualBox本身不能直接使用hd.img，我们需要将它转换成vdi文件，以便VirtualBox能够将它作为硬盘使用。

安装VirtualBox的时候，会带一个VBoxManage工具（Windows下也有一个VBoxManage.exe存放在安装目录下），这个工具可以用来将hd.img转成VDI格式。


VBoxManage convertfromraw ./hd.img --format VDI ./hd.vdi
;convertfromraw 指向原始格式文件
；--format VDI  表示转换成虚拟需要的VDI格式

VirtualBox安装hd.vdi

有两种方法可以为HelloOS虚拟机安装hd.vdi作为其硬盘，一种是通过命令行，一种是通过图形化界面。

1. 首先，看看图形化界面方式，选中HelloOS后点击设置

在存储页面中，选择增加硬盘选项

选择注册，然后选择hd.vdi文件（通过文件浏览器导航到文件所在的目录并选择hd.vdi即可）。

2. 命令行方式，以SATA类型硬盘、控制器是IntelAHCI为例：


#第一步 SATA的硬盘其控制器是intelAHCI
VBoxManage storagectl HelloOS --name "SATA" --add sata --controller IntelAhci --portcount 1
#第二步
VBoxManage closemedium disk ./hd.vdi #删除虚拟硬盘UUID并重新分配
#将虚拟硬盘挂到虚拟机的硬盘控制器
VBoxManage storageattach HelloOS --storagectl "SATA" --port 1 --device 0 --type hdd --medium ./hd.vdi

需要注意的是: VirtualBox 虚拟机用 UUID 管理硬盘，所以每次挂载硬盘时，都需要删除虚拟硬盘的 UUID 并重新分配。