initrd是什么?

简介: initrd是什么?

一、什么是initrd

initrd = initialized RAM disk,是一个启动时存在于内存的文件系统。

initrd的最初的目的是为了把kernel的启动分成两个阶段:在kernel中保留最少最基本的启动代码,然后把对各种各样硬件设备的支持以模块的方式放在initrd中,这样就在启动过程中可以从initrd所mount的根文件系统中装载需要的模块。

这样的一个好处就是在保持kernel不变的情况下,通过修改initrd中的内容就可以灵活的支持不同的硬件。在启动完成的最后阶段,根文件系统可以重新mount到其他设备上。

initrd的解释是initialized RAM disk,就是启动的时候由uboot来初始化内存,当做disk来使用。在uboot启动的时候,

uboot会将存储介质中(如Flash)的initrd文件加载到内存,内核启动时会在访问挂载的根文件系统前先访问该内存中的initrd文件系统。

在uboot配置了initrd的情况下,文件系统启动被分成两个阶段,

  • 第一阶段先执行initrd文件系统中的"某个可执行文件"(linuxrc或init,下面会讲到具体会执行哪一个),完成加载驱动模块等任务。
  • 第二阶段是挂载真正的根文件系统中,然后执行/sbin/init进程。

二、Linux启动一定要用initrd么?

不必,如果把需要的功能全都编译到内核中(非模块方式),只需要一个内核文件即可,initrd能够减小启动内核的体积并增加灵活性。

  如果你的内核以模块方式支持某种文件系统(例如ext3, UFS),而启动阶段的驱动模块(如jbd)放在这些文件系统上,内核是无法读取文件系统的,从而只能通过initrd的虚拟文件系统来装载这些模块。

  这里有些人会问: 既然内核此时不能读取文件系统,那内核的文件是怎么装入内存中的呢?答案很简单,Grub是file-system sensitive的,能够识别常见的文件系统。

三、initrd文件是怎么生成的?

使用mkinitrd命令,这个命令其实是一个Bash脚本

#file `which mkinitrd`
  /sbin/mkinitrd: Bourne-Again shell script text executable
  该脚本先建立一个8M的空文件,并在此上建立一个文件系统,并拷贝相应的的文件。
  一个默认RedHat Fedora Core 2, 它的initrd是什么内容
  (跟系统的硬件相关)?
  # file initrd-2.6.5-1.358.img
  initrd-2.6.5-1.358.img: gzip compressed data, from Unix, max compression
  # mv initrd-2.6.5-1.358.img initrd-2.6.5-1.358.gz
  # gzip -d initrd-2.6.5-1.358.gz
  # ll
  -rw-r--r-- 1 root root 8192000 Jan 14 11:32 initrd-2.6.5-1.358
  # mkdir /mnt/loop
  # mount -o loop initrd-2.6.5-1.356 /mnt/loop
  ………… 中间修改此文件系统,等等…………
  # umount loop
  # cd /boot
  # gzip -9 initrd-2.6.5-1.356
  # mv initrd-2.6.5-1.356.gz initrd-2.6.5-1.356.img

四、处理流程

linux内核支持两种格式的文件系统镜像:传统格式的文件系统镜像image-initrd和cpio-initrd格式的镜像。

下面分别说明:

cpio-initrd的处理流程:

(执行流程可以对照下面博文的代码分析:linux的initrd机制和initramfs机制之根文件挂载流程:代码分析)

1.uboot把内核以及initrd文件加载到内存的特定位置。

2.内核判断initrd的文件格式,如果是cpio格式。

3.将initrd的内容释放到rootfs中。

4.执行initrd中的/init文件,执行到这一点,内核的工作全部结束,完全交给/init文件处理。

可见对于cpio-initrd格式的镜像,它执行的是init文件

image-initrd的处理流程

1.uboot把内核以及initrd文件加载到内存的特定位置。

2.内核判断initrd的文件格式,如果不是cpio格式,将其作为image-initrd处理。

3.内核将initrd的内容保存在rootfs下的/initrd.image文件中。

4.内核将/initrd.image的内容读入/dev/ram0设备中,也就是读入了一个内存盘中。

5.接着内核以可读写的方式把/dev/ram0设备挂载为原始的根文件系统。

6.如果/dev/ram0被指定为真正的根文件系统,那么内核跳至最后一步正常启动。

7.执行initrd上的/linuxrc文件,linuxrc通常是一个脚本文件,负责加载内核访问根文件系统必须的驱动,以及加载根文件系统。

8./linuxrc执行完毕,实际根文件系统被挂载,执行权转交给内核。

9.如果实际根文件系统存在/initrd目录,那么/dev/ram0将从/移动到/initrd。否则如果/initrd目录不存在,/dev/ram0将被卸载。

10.在实际根文件系统上进行正常启动过程,执行/sbin/init。

对于image-initrd格式的镜像,它执行的是linuxrc文件

两种格式镜像比较

  1. cpio-initrd的制作方法比image-initrd简单。
  2. cpio-initrd的内核处理流程相比image-initrd更简单,因为:
    a. 根据上面的流程对比可知,cpio-initrd格式的镜像是释放到rootfs中的,不需要额外的文件系统支持,而image-initrd格式的镜像先是被挂载成虚拟文件系统,而后被卸载,基于具体的文件系统
    b. image-initrd内核在执行完/linuxrc进程后,还要返回执行内核进行一些收尾工作,并且要负责执行真正的根文件系统的/sbin/init。

处理流程对比如下图所示:

参考链接:

https://blog.csdn.net/u012787604/article/details/121685547

https://www.cnblogs.com/weifuqin530/archive/2008/07/25/1251305.html

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