Linux基本功杂记——[017]——LFS构建逻辑理解

Posted 2020-08-05 纯原创，零转载

　　严格来说，LFS只能称为“pseudo LFS”，WHY？

　　因为LFS归根结底，还是基于已有的操作系统平台构建而来，并非真正的从0开始，它没有突破所谓“鸡与蛋”的死循环；但它确实有助于理解Linux的运行机理，通过刻意营造一个尽可能接近于原始状态的最小运行环境，给用户一种“接近从0开始”的系统DIY体验。

　　一、必须理解的概念

　　C的编译与链接，是一个将源代码转换成可在硬件上运行的程序的过程，从源代码到程序执行，通常需要5步：预编译、编译、汇编、链接、动态加载（动态链接）。编译是把人类编写的程序代码“翻译”成机器可理解的二进制代码的过程，但此时生成的结果通常不能独立运行，需要链接器将二进制文件与必要的库文件链接在一起，才能生成最终的可执行程序。

　　pre-compilier：通常用于清理源代码中的仅为迎合人类逻辑而添加的，但对机器无用的部分；

　　compilier：将预编译器处理过的人类代码转换成二进制或汇编代码；

　　assembler：将原始或经编译器转换生成的汇编代码，转换成二进制机器代码；

　　linker/loader：将编译器或汇编器生成的二进制文件链接在一起，形成最终的可执行代码；

　　动态加载器：将可执行程序加载到内存并进行执行。

 　　二、系统构造思路

　　首先，基于一个现有的Linux系统，制造出可用于后续逐层向上制造“新Linux组件“的最小的工具集——Linux系统基本四件套“Gcc+Binutils+Glibc+Kernel”,因为初始的Kernel可以借HOST机的一用，这有助于营造尽可能接近于0的原始环境，因此，只需要构造出一套经过最大“阉割”但仍保有最基本“繁衍”能力的剩下的那“三件套”即可。

　　当然，“四件套”并不能独立生成所有软件，往往还需要其它一些附加组件，可是刚开始没有怎么办？跟“四件套“的产生逻辑一样，先借用HOST机的组件，生产出一套中间半成品，继而生产出想要的产品。

　　为了有助于理解，这里讲一个简短的故事。

　　有个人想要一个已经成年的孙子，怎么办？要生孙子，必须要先有儿子啊！但这个儿子只是个过渡品，生完孙子之后他就挂了（故事情节比较残忍。。。）。

　　LFS就是孙子，HOST机就是爷爷，中间的那个临时的简陋工具链(toolchain)就是儿子。等这个孙子长大了，这个爷爷对外声称，孙子是他用最先进的技术，用一堆“自然界最基本单位”一个一个拼装而成的。这显然对人形成了误导！确实是爷爷把孙子从婴儿养大成人的，但孙子从“自然界最基本单位”到婴儿这个过程，爷爷是没参与的，也就是说这个爷爷是不知道孙子在分子、原子层面的组成结构的。

　　看到这里，相信大家都理解LFS是怎么回事了。

　　三、系统构造过程

　　以前我一直没想通的一个问题：“为什么各个Linux发行版的文件布局都不同”？

　　学习了LFS之后，知道这是在各个软件“制造”的过程中，通过GNUMakefile（或Makefile或makefile）按照“统一的逻辑”指定的，这“统一的逻辑”是由发行版各自的软件包管理机制或架构（如yum、apt、portage、yast等）决定的，这就是为什么几乎每个Linux发行版都有一个软件仓库，却互相不能直接通用的原因。

　　学习LFS确实有助于加深对Linux的理解，但远远不足以达成所谓“了解Linux系统底层”的境界。