【Linux技术】Linux内核Initrd机制解析,内核更新步骤,grub配置说明

简介:

什么是Initrd

   initrd的英文含义是 boot loader initialized RAM disk,就是由boot loader初始化的内存盘。在 linux内核启动前, boot loader 会将存储介质中的 initrd 文件加载到内存,内核启动时会在访问真正的根文件系统前先访问该内存中的 initrd 文件系统

   在 boot loader 配置了 initrd 的情况下,内核启动被分成了两个阶段,第一阶段先执行 initrd文件系统中的"某个文件",完成加载驱动模块等任务,第二阶段才会执行真正的根文件系统中的 /sbin/init 进程。

   这里提到的"某个文件",Linux2.6 内核会同以前版本内核的不同,所以这里暂时使用了"某个文件"这个称呼,后面会详细讲到。

   第一阶段启动的目的是为第二阶段的启动扫清一切障碍,最主要的是加载根文件系统存储介质的驱动模块。为了在内核启动之后能够判断哪些硬件驱动需要加载,哪些不需要,文件系统有没有问题等,最终使得根分区能顺利加载。我们知道根文件系统可以存储在包括IDE、SCSI、USB在内的多种介质上,如果将这些设备的驱动都编译进内核,可以想象内核会多么庞大、臃肿。



Initrd的用途

   1.linux 发行版的必备部件

   linux 发行版必须适应各种不同的硬件架构,将所有的驱动编译进内核是不现实的,initrd技术是解决该问题的关键技术,Linux发行版在内核中只编译了基本的硬件驱动,在安装过程中通过检测系统硬件,生成包含安装系统硬件驱动的initrd,无非是一种即可行又灵活的解决方案。

   2.livecd 的必备部件

   同linux发行版相比livecd可能会面对更加复杂的硬件环境,所以也必须使用initrd。

   3.制作 Linux usb 启动盘必须使用 initrd

   usb 设备是启动比较慢的设备,从驱动加载到设备真正可用大概需要几秒钟时间。如果将usb驱动编译进内核,内核通常不能成功访问usb设备中的文件系统。因为在内核访问usb设备时,usb设备通常没有初始化完毕。所以常规的做法是,在 initrd 中加载usb驱动,然后休眠几秒中,等待usb设备初始化完毕后再挂载usb设备中的文件系统。

   4.在linuxrc脚本中可以很方便地启用个性化bootsplash。



Linux2.4内核对Initrd的处理流程

   为了清晰的了解Linux2.6内核initrd机制的变化,在介绍Linux2.6内核initrd之前,先对linux2.4内核的initrd进行一个简单的介绍。Linux2.4内核的initrd的格式是文件系统镜像文件,本文将其称为image-initrd,以区别后面介绍的linux2.6内核的cpio格式的initrd。

linux2.4内核对initrd的处理流程如下:

   1.boot loader把内核以及/dev/initrd的内容加载到内存,/dev/initrd是由boot loader初始化的设备,存储着initrd。

   2.在内核初始化过程中,内核把/dev/initrd设备的内容解压缩并拷贝到/dev/ram0设备上。

   3.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。

   4.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。

   5.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。

   6./linuxrc执行完毕,真正的根文件系统被挂载。

   7.如果真正的根文件系统存在/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。

   8.在真正的根文件系统上进行正常启动过程,执行/sbin/init。linux2.4内核的initrd的执行是作为内核启动的一个中间阶段,也就是说initrd的/linuxrc执行以后,内核会继续执行初始化代码,我们后面会看到这是linux2.4内核同2.6内核的initrd处理流程的一个显著区别。



Linux2.6内核对Initrd的处理流程

   linux2.6内核支持两种格式的initrd,一种是前面第3部分介绍的linux2.4内核那种传统格式的文件系统镜像-image-initrd,它的制作方法同Linux2.4内核的initrd一样,其核心文件就是/linuxrc。另外一种格式的initrd 是cpio格式的,这种格式的initrd从 linux2.5 起开始引入,使用cpio工具生成,其核心文件不再是/linuxrc,而是/init,本文将这种initrd称为cpio-initrd。

   尽管linux2.6内核对cpio-initrd和image-initrd这两种格式的initrd均支持,但对其处理流程有着显著的区别,下面分别介绍linux2.6内核对这两种initrd的处理流程。

   cpio-initrd 的处理流程

   1.boot loader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。

   image-initrd的处理流程

   1.boot loader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,常规根文件系统被挂载

   9.如果常规根文件系统存在/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.在常规根文件系统上进行正常启动过程 ,执行/sbin/init。

通过上面的流程介绍可知,Linux2.6内核对image-initrd的处理流程同linux2.4内核相比并没有显著的变化,cpio-initrd的处理流程相比于image-initrd的处理流程却有很大的区别,流程非常简单。



Linux发行版内核更新步骤

   (1)进入内核目录,执行清理工作:make distclean(对于全新的内核,此步可以省略)。

   (2)复制参考配置文件到内核目录下的.config。

   (3)使.config生效:make menuconfig。

   (4)编译内核镜像:make bzImage。

   (5)编译内核模块:make modules。

   (6)安装内核模块:make modules_install。

   (7)制作initrd:RHEL、fedoral等使用mkinitrd,Ubuntu、Debian等使用mkinitramfs。

   (8)复制initrd和内核镜像bzImage到/boot。

   (9)修改grub配置文档,添加新的启动项。

   (10)然后重启系统,进入grub选择从新的内核启动。



grub配置文件说明

   (1)default行,是指grub启动时默认菜单项。0表示第一项,如果是多系统可以修改此选项改变默认光标停留位置。

   (2)timeout行,是指在菜单到自动启动系统前的停留时间,单位时间为sec,可以按需分配。

   (3)splashimage行,指定启动菜单的背景图标,图片格式应该是xpm。

   (4)hiddenmenu行,用于启动时隐藏菜单,除非在 timeout 之前按下 Esc键才能看到菜单。

   (5)password行,用于定义进入 GRUB 命令模式的密码。你还可以为每个操作系统都定义一个密码,方法是把 password 命令放在 title行之后。

   第25~28行为linux类,其一般格式如下。

1
2
3
4
title (......)
root (hd[0-n],x)
kernel (......)
initrd (......)

   title行,指定一个启动操作系统名称。

   root行,指定相应内核镜像所在目录/boot所在的磁盘分区,hd[0-n]表示的是第几个硬盘,x则表示的是[第几个分区-1]。

   kernel行,指定Linux的内核镜像所在路径。

   initrd行,指定Linux的initial ramdisk所在路径。




本文转自infohacker 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/liucw/1201947
相关文章
|
7天前
|
JSON 前端开发 JavaScript
【JavaScript技术专栏】JavaScript异步编程:Promise、async/await解析
【4月更文挑战第30天】JavaScript中的异步编程通过Promise和async/await来解决回调地狱问题。Promise代表可能完成或拒绝的异步操作,有pending、fulfilled和rejected三种状态。它支持链式调用和Promise.all()、Promise.race()等方法。async/await是ES8引入的语法糖,允许异步代码以同步风格编写,提高可读性和可维护性。两者结合使用能更高效地处理非阻塞操作。
|
2天前
|
缓存 测试技术 Android开发
深入了解Appium:Capability 高级配置技巧解析
Appium 提供多种进阶配置项以优化自动化测试,如 deviceName 作为设备别名,udid 确保选择特定设备,newCommandTimeout 设置超时时间,PRINT_PAGE_SOURCE_ON_FIND_FAILURE 在错误时打印页面源,以及测试策略中的 noReset、shouldTerminateApp 和 forceAppLaunch 控制应用状态和重启。这些配置可提升测试效率和准确性。
10 2
|
2天前
|
存储 弹性计算 固态存储
阿里云服务器配置选择指南,2024年全解析
阿里云服务器配置选择涉及CPU、内存、带宽和磁盘。个人开发者或中小企业推荐使用轻量应用服务器或ECS经济型实例,如2核2G3M配置,适合网站和轻量应用。企业用户则应选择企业级独享型ECS,如计算型c7、通用型g7,至少2核4G起,带宽建议5M,系统盘考虑SSD云盘或ESSD云盘以保证性能。阿里云提供了多种实例类型和配置,用户需根据实际需求进行选择。
|
7天前
|
供应链 Java API
Java 8新特性解析及应用区块链技术在供应链管理中的应用与挑战
【4月更文挑战第30天】本文将深入探讨Java 8的新特性,包括Lambda表达式、Stream API和Optional类等。通过对这些新特性的详细解析和应用实例,帮助读者更好地理解和掌握Java 8的新技术。
|
7天前
|
算法 大数据 Linux
深入理解Linux内核的进程调度机制
【4月更文挑战第30天】操作系统的核心职能之一是有效地管理和调度进程,确保系统资源的合理分配和高效利用。在众多操作系统中,Linux因其开源和高度可定制的特点,在进程调度机制上展现出独特优势。本文将深入探讨Linux内核中的进程调度器——完全公平调度器(CFS),分析其设计理念、实现原理及面临的挑战,并探索未来可能的改进方向。
|
7天前
|
NoSQL 大数据 数据处理
MongoDB聚合框架与复杂查询优化:技术深度解析
【4月更文挑战第30天】本文深入探讨了MongoDB的聚合框架和复杂查询优化技术。聚合框架包含$match、$group、$sort和$project阶段,用于数据处理和分析,提供灵活性和高性能。优化查询涉及创建合适索引、使用聚合框架、简化查询语句、限制返回结果数、避免跨分片查询、只查询所需字段及使用$inc操作符。理解这些技术有助于提升MongoDB在大数据和复杂查询场景下的性能。
|
7天前
|
分布式计算 DataWorks 调度
DataWorks操作报错合集之DataWorks配置参数在开发环境进行调度,参数解析不出来,收到了 "Table does not exist" 的错误,该怎么处理
DataWorks是阿里云提供的一站式大数据开发与治理平台,支持数据集成、数据开发、数据服务、数据质量管理、数据安全管理等全流程数据处理。在使用DataWorks过程中,可能会遇到各种操作报错。以下是一些常见的报错情况及其可能的原因和解决方法。
22 0
|
7天前
|
Dart 前端开发 开发者
【Flutter前端技术开发专栏】Flutter Dart语言基础语法解析
【4月更文挑战第30天】Dart是Google为Flutter框架打造的高效编程语言,具有易学性、接口、混入、抽象类等特性。本文概述了Dart的基础语法,包括静态类型(如int、String)、控制流程(条件、循环)、函数、面向对象(类与对象)和异常处理。此外,还介绍了库导入与模块使用,帮助开发者快速入门Flutter开发。通过学习Dart,开发者能创建高性能的应用。
【Flutter前端技术开发专栏】Flutter Dart语言基础语法解析
|
7天前
|
算法 安全 Linux
深度解析:Linux内核内存管理机制
【4月更文挑战第30天】 在操作系统领域,内存管理是核心功能之一,尤其对于多任务操作系统来说更是如此。本文将深入探讨Linux操作系统的内核内存管理机制,包括物理内存的分配与回收、虚拟内存的映射以及页面替换算法等关键技术。通过对这些技术的详细剖析,我们不仅能够理解操作系统如何高效地利用有限的硬件资源,还能领会到系统设计中的性能与复杂度之间的权衡。
|
8天前
|
分布式计算 大数据 数据处理
MaxCompute操作报错合集之在开发环境中配置MaxCompute参数进行调度,但参数解析不出来,如何解决
MaxCompute是阿里云提供的大规模离线数据处理服务,用于大数据分析、挖掘和报表生成等场景。在使用MaxCompute进行数据处理时,可能会遇到各种操作报错。以下是一些常见的MaxCompute操作报错及其可能的原因与解决措施的合集。