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  • Linux2.6 内核的 Initrd 机制解析


    1.什么是 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。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 的用途主要有以下四种:

    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。


    2.Linux2.4内核对 Initrd 的处理流程

    为了使读者清晰的了解Linux2.6内核initrd机制的变化,在重点介绍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。









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