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# Build Linux from Scratch
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## Prerequisites
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```bash
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apt install build-essential bison flex libssl-dev libelf-dev \
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ncurses-dev bc git
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apt install qemu-system-x86 qemu-utils
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apt install e2fsprogs grub-pc-bin xorriso
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apt install nasm
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```
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## Build
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```bash
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git clone <REPOSITORY_URL>
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cd kernel-study
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git clone --depth 1 --branch linux-6.6.y https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git linux
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cd linux
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make defconfig
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# make menuconfig
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cd ..
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make
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```
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## run
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```bash
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make run
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```
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## disk.img structure
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### 1. 디스크 전체 구조도 (Overview)
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```text
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[ MBR ] [ GRUB Core ] [ Partition 1 (RootFS) ] [ Partition 2 (HomeFS) ] [ Free Space ]
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Sec 0 Sec 1 Sec 2048 Sec 526336 Sec 788480
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(0B) (512B) (1MB) (257MB) (385MB)
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```
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### 2. 구역별 상세 분석 (Byte-level Breakdown)
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모든 섹터 크기는 **512 Bytes**입니다.
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#### ① 섹터 0: MBR (Master Boot Record)
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* **위치:** `0` ~ `511` bytes (총 512 bytes)
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* **구성:**
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* `0 ~ 445` (446 bytes): **GRUB Stage 1 (`boot.img`)**. 부팅 시 가장 먼저 실행되는 기계어 코드.
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* `446 ~ 509` (64 bytes): **파티션 테이블**. (`sfdisk`가 작성함). 파티션 1, 2의 정보가 16바이트씩 기록됨.
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* `510 ~ 511` (2 bytes): **부트 시그니처 (`0x55 0xAA`)**. BIOS가 "이건 부팅 가능한 디스크다"라고 인식하는 도장.
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#### ② 섹터 1 ~ 2047: GRUB Core & Gap (예비 공간)
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* **위치:** `512` ~ `1,048,575` bytes (약 1MB 구간)
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* **설명:**
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* MBR과 첫 번째 파티션 사이의 **"빈 공간(Gap)"**입니다.
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* **섹터 1 (`seek=1`)**부터 **GRUB Stage 1.5/2 (`core.img`)**가 들어갑니다.
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* 파일 시스템이 없는 영역(`Raw Data`)이므로, GRUB이 자신을 여기에 숨겨놓고 MBR에서 점프해 옵니다.
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* 현대적인 파티셔닝 툴은 성능 최적화(Alignment)를 위해 첫 파티션을 1MB(`2048 sector`)부터 시작하게 잡는데, 그 남는 공간을 알뜰하게 쓰는 겁니다.
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#### ③ 섹터 2048 ~ 526,335: Partition 1 (/ - RootFS)
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* **위치:** `1,048,576` bytes (1MB 지점) ~ `269,484,031` bytes
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* **크기:** **256MB** (`256 * 1024 * 1024` bytes)
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* **내용:** `rootfs.img`의 내용이 비트 단위로 그대로 복사됨.
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* **파일 시스템:** Ext4
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* **내용물:** `/bin`, `/boot(bzImage)`, `/init`, `/dev` 등 OS 시스템 파일.
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* **특징:** 매번 빌드할 때마다 새로 포맷되고 덮어씌워짐.
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#### ④ 섹터 526,336 ~ 788,479: Partition 2 (/home - HomeFS)
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* **위치:** `269,484,032` bytes (약 257MB 지점) ~ `403,701,759` bytes
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* **시작점 계산:** `ROOT_OFFSET(2048)` + `ROOT_SECTORS(256MB어치)` = `526336` 섹터.
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* **크기:** **128MB** (`128 * 1024 * 1024` bytes)
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* **내용:** `homefs.img`의 내용.
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* **파일 시스템:** Ext4
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* **내용물:** 사용자 텍스트 파일, 소스 코드 등.
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* **특징:** `make run` 종료 시 `disk.img`에서 다시 백업받아 보존됨.
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#### ⑤ 섹터 788,480 ~ 1,048,575: Unallocated Space (빈 공간)
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* **위치:** `403,701,760` bytes ~ `536,870,911` bytes (끝)
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* **크기:** **127MB** (총 512MB - 1MB(Gap) - 256MB(Root) - 128MB(Home))
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* **설명:**
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* 현재 파티션이 잡혀있지 않은 **잉여 공간**입니다.
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* 나중에 스왑 파티션을 만들거나, 제3의 파티션을 만들 때 쓸 수 있습니다.
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* 지금은 그냥 `0`으로 채워져 있습니다.
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### 3. 요약표 (한눈에 보기)
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| 구역 | 시작 섹터 | 시작 바이트 (Offset) | 크기 | 용도 |
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| **MBR** | 0 | 0 (`0x0`) | 512 B | 부트로더(Stage1) + 파티션 테이블 |
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| **Gap** | 1 | 512 (`0x200`) | ~1 MB | **GRUB Core (`core.img`)** |
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| **P1** | 2048 | 1,048,576 (`0x100000`) | 256 MB | **Root Filesystem (System)** |
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| **P2** | 526336 | 269,484,032 (`0x10100000`) | 128 MB | **Home Filesystem (User)** |
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| **Free** | 788480 | 403,701,760 | 127 MB | (사용 안 함) |
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## `make run`
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```bash
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ifconfig eth0 10.0.2.15
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route add default gw 10.0.2.2
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medit req.txt
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GET / HTTP/1.0
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Host: 1.1.1.1
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:w
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:q
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nc 1.1.1.1 80 < req.txt
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```
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## Legacy
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### Run
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```bash
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gcc -static -o init/init init/init.c
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dd if=/dev/zero of=disk.img bs=1M count=512 status=none
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echo -e "n\np\n1\n2048\n\nw" | fdisk disk.img > /dev/null
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dd if=disk.img of=part.img bs=512 skip=2048 status=none
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mkfs.ext4 part.img
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debugfs -w -R "mkdir /boot" part.img
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debugfs -w -R "mkdir /boot/grub" part.img
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debugfs -w -R "write init/init /init" part.img
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debugfs -w -R "write linux/arch/x86/boot/bzImage /boot/bzImage" part.img
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debugfs -w -R "write grub/grub.cfg /boot/grub/grub.cfg" part.img
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dd if=part.img of=disk.img bs=512 seek=2048 conv=notrunc status=none
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```
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Or, alternatively
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```bash
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make
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```
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