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创建mini虚拟机镜像

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很多同学可能想要着手学习Linux kernel、虚拟机，或者刚入门不久。今天写一个入门用的很有用的教程，教大家如何创建最小化的虚拟机镜像。

创建镜像文件

创建一个名为rootfs-debootstrap.img 大小为20G的空文件
dd if=/dev/zero of=rootfs-debootstrap.img bs=1M count=20480

下载Ubuntu 20.04 文件系统

安装debootstrap工具
apt-get install -y debootstrap arch-install-scripts

创建分区
gdisk <path>/rootfs-debootstrap.img

在gdisk命令行中，一次执行：

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创建EFI分区, 1G:
按 n,1, [Enter]，[Enter], +1024M [Enter], ef00 [Enter]

创建swap分区，2G:
按 n, 2 [Enter], [Enter], +2G [Enter], 8200 [Enter]

创建根分区:
按 n, 3 [Enter], [Enter], [Enter], [Enter]

写入分区表:
Press w, Y [Enter]

创建Loop 设备

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losetup -f                                                                               
# 返回一个空闲的loop设备，比如这里是/dev/loop12
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losetup -P /dev/loop12 /home/works/kvm/ubuntu20.04_rootfs.img

为镜像中的分区创建对应的分区loop device
参数-P很重要,是直接创建带有分区信息的Loop设备。如果顺利，可以到创建了三个loop设备文件例如：

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/dev/loop1p1
/dev/loop1p2
/dev/loop1p3

然后就可以格式化分区了

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mkfs.vfat /dev/loop12p1                                                                  
mkswap /dev/loop12p2 && swapon /dev/loop12p2                                             
mkfs.ext4 /dev/loop12p3                                                                  
# 分别格式化三个不同的分区

挂载根分区以及EFI分区,按习惯把efi分区挂载到/boot/下面

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mount /dev/loop12p3 /mnt/                                                                
mkdir -p /mnt/boot/efi && mount /dev/loop12p1 /mnt/boot/efi                              
ll /mnt/boot/efi/

下载文件系统Ubuntu 20.04 (focal)

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debootstrap --arch amd64 focal /mnt http://archive.ubuntu.com/ubuntu

视网络情况，我大概用了30分钟，因为科学上网可能比较慢，大概只下载了几十兆的东西

debootstrap 下载的文件系统是没有源的，给手动添加源

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release="focal"

printf "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ ${release} main restricted universe\ndeb http://security.ubuntu.com/ubuntu/ ${release}-security main restricted universe\ndeb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ ${release}-updates main restricted universe\n" > /mnt/etc/apt/sources.list

同样，创建fstab

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genfstab -U /mnt >> /mnt/etc/fstab

进入刚创建的文件系统里面

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arch-chroot /mnt

安装必要的包

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apt-get update

apt-get install -y --no-install-recommends linux-generic linux-image-generic linux-headers-generic initramfs-tools linux-firmware efibootmgr

设置时区

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dpkg-reconfigure tzdata

选择语言

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dpkg-reconfigure locales

我选择了en_US.UTF-8

如果有必要，设置hostname

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vi /etc/hostname

很重要的一件事情，为root设置密码

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passwd root

或者如果觉得密码没有必要，可以删除/etc/passwd/中，root一行的第二列的字母x,这样root用户就没有密码了。

安装grub2

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apt install grub-efi-amd64
grub-install

到此为止，基本上已经完成了所有的创建最小虚拟机镜像的步骤。后面就可以退出chroot了。

尝试一下虚拟机镜像:

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qemu-system-x86_64 -m 2048 -smp 8 --enable-kvm -cpu host -bios OVMF.fd -boot order=c,menu=off -hda rootfs-debootstrap.img

OVMF.fd是EDKII编译出来的虚拟BIOS，预编译的二进制文件在早前的博文里面有的，有需要的读者可以搜寻一下。
如果安装按装grub2，找不到configure文件，可以修改一下grub的这个配置文件:

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/boot/efi/EFI/ubuntu/grub.cfg

search.fs_uuid xkjdiw-18e9-4d0a-ac55-2skjdh8425f root hd1,gpt5 
set prefix=($root)'/grub'
configfile $prefix/grub.cfg

直接修改configfile，使其直接指向你的grub.cfg, 比如 (hd1,gpt3)/boot/grub.cfg 即可。

最后，安全退出

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umount /mnt/boot/efi
umount /mnt/
losetup -d /dev/loop12
kpartx -dv /dev/loop12

虚拟机镜像扩容

虚拟机总是过一段时间就发现，容量不够了，如何扩容？

  • 扩大”硬盘”

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    qemu-img resize ubuntu22.04.img +5G

  • 重建分区表

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    # sgdisk  -p rootfs.img

    Disk rootfs.img: 31457280 sectors, 15.0 GiB                   
    Sector size (logical): 512 bytes                              
    Disk identifier (GUID): CD8CB7A7-2DDE-4F82-9846-AF68BEC44245  
    Partition table holds up to 128 entries                       
    Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33 
    First usable sector is 34, last usable sector is 31457246     
    Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries          
    Total free space is 2014 sectors (1007.0 KiB)                 
                                                                  
    Number  Start (sector)    End (sector)  Size       Code  Name 
       1            2048         2099199   1024.0 MiB  EF00       
       2         2099200         4196351   1024.0 MiB  8200       
       3         4196352        31457246   13.0 GiB    8300

上面的信息里找到这行“First usable sector is 34, last usable sector is 31457246”
最后那个数字就是分区最大sector，记住这个数字。

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sgdisk -d 3 -n 3:0:$newsize -t 3:8300 ubuntu22.04.img -p
resize2fs ${devnode}p3 13G

-d: 删除之前第3个分区，如果按照上面步骤安装，3就是/根分区。
3:0:size：重建第3个分区，分区从默认sector开始，最大sector结束。

也可以参考下面这句：

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newsize=`sgsgdisk  -p rootfs.img  |grep 'last usable sector is'|grep -o -E '[^ ]*$'`
sgdisk -d 3 -n 3:0:$newsize -t 3:8300 ubuntu22.04.img -p

  • 最后需要在虚拟机里面再执行一次:
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    (in vm) resize2fs /dev/sda3

自动创建

很不厚道的把这个脚本放在最后面，这里有个全自动的脚本，当然步骤都是上面已经涉及到的，仅仅是把他们罗列在一块了，请参考。
create-vm.sh

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