http://www-128.ibm.com/developerworks/linux/library/l-initrd.html?ca=dgr-lnxw02LinuxInitialRam

linux內(nèi)存初始化技術(shù)（initrd）用于支持兩階段的系統(tǒng)引導(dǎo)過(guò)程,，是在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中被掛載的臨時(shí)root文件系統(tǒng)（譯者注：這里的root文件系統(tǒng)是指的根文件系統(tǒng)）,。initrd包含很多可執(zhí)行程序和驅(qū)動(dòng)，并允許在臨時(shí)的內(nèi)存磁盤根文件系統(tǒng)被卸載,，內(nèi)存被釋放后掛載真實(shí)的root文件系統(tǒng),。在許多嵌入式linux文件系統(tǒng)中,，initrd是最終的根文件系統(tǒng)。這篇文章主要講解了linux2.6內(nèi)核的initrd技術(shù),，包括在內(nèi)核中的創(chuàng)建及使用,。

1 什么是內(nèi)存磁盤初始化？
initrd掛載優(yōu)先級(jí)高于真實(shí)根文件系統(tǒng),，它被邦定在內(nèi)核上,，做為內(nèi)核啟動(dòng)過(guò)程的一部分被加載（load）。然后,，做為兩階段引導(dǎo)過(guò)程的第一部分,，內(nèi)核掛載（mount）initrd，用于獲得并加載真實(shí)有效的文件系統(tǒng),。
為了達(dá)到這個(gè)目的,，initrd包含有最起碼的目錄與程序，例如insmod,，來(lái)安裝內(nèi)核模塊到內(nèi)核中,。
對(duì)于桌面或服務(wù)器linux，initrd是臨時(shí)文件系統(tǒng),，它的生存周期很短,，僅僅是做為到達(dá)真實(shí)根文件系統(tǒng)的橋梁。但對(duì)于沒有存儲(chǔ)設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō),，它才是永久性的根文件系統(tǒng),。本篇文章對(duì)這兩方面均有涉及。

2 深入分析initrd
initrd包含有必須的程序和系統(tǒng)文件,，用于支持系統(tǒng)的啟動(dòng)的第二階段過(guò)程,。創(chuàng)建初始化內(nèi)存的方法,，是隨著你所使用的系統(tǒng)版本而改變的,。從Fedora Core3以后，initrd就由回送設(shè)備（loop device）建立,。什么是回送設(shè)備,？它是一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，允許你將一個(gè)文件掛載為塊設(shè)備,，并對(duì)其文件系統(tǒng)做出描述,。也許loop device并不存在與你的內(nèi)核中，但是你能夠通過(guò)內(nèi)核的配置工具（make menuconfig）打開它,。路徑是：Device Drivers-》Block Devices-》LoopBack Device support,。下面為檢查命令：
# mkdir temp ; cd temp
# cp /boot/initrd.img.gz .
# gunzip initrd.img.gz
# mount -t ext -o loop initrd.img /mnt/initrd
# ls -la /mnt/initrd
#
現(xiàn)在，你可以通過(guò)查看/mnt/initrd的子目錄來(lái)查看initrd的內(nèi)容,。需要注意的是,，即使你的initrd鏡像文件并不是以.gz做為后綴名，但是你同樣可以通過(guò)增加此后綴名來(lái)讓gunzip打開它。
從Fedora Core3開始,，默認(rèn)的initrd鏡像就是一個(gè)壓縮的gpio歸檔文件,。除了用掛載文件的方式以外，你同樣可以通過(guò)cpio歸檔的方式來(lái)將其掛載成使用了回送設(shè)備的壓縮鏡像,。你可以通過(guò)以下的指令來(lái)檢查這個(gè)cpio歸檔文件的內(nèi)容：
# mkdir temp ; cd temp
# cp /boot/initrd-2.6.14.2.img initrd-2.6.14.2.img.gz
# gunzip initrd-2.6.14.2.img.gz
# cpio -i --make-directories < initrd-2.6.14.2.img
你看到的結(jié)果將是一個(gè)小型根文件系統(tǒng),，如下所示：

# ls -la
#
drwxr-xr-x 10 root root 4096 May 7 02:48 .
drwxr-x--- 15 root root 4096 May 7 00:54 ..
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 dev
drwxr-xr-x 4 root root 4096 May 7 02:48 etc
-rwxr-xr-x 1 root root 812 May 7 02:48 init
-rw-r--r-- 1 root root 1723392 May 7 02:45 initrd-2.6.14.2.img
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 lib
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 loopfs
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 proc
lrwxrwxrwx 1 root root 3 May 7 02:48 sbin -> bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 sys
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 7 02:48 sysroot
#

一些小的，但是很有必要的程序組合能在./bin目錄下得到,，包括nash（它不是一個(gè)shell,，而是一個(gè)腳本解釋工具），用于加載內(nèi)核模塊的insmod,，以及l(fā)vm等,。
上面所示目錄中，相對(duì)比較有趣的是root目錄下的初始化文件,。這些文件,，和傳統(tǒng)的linux啟動(dòng)過(guò)程中一樣，是在initrd鏡像被解壓縮到RAM中時(shí)生成的,。待會(huì)我們將繼續(xù)探討這個(gè)問(wèn)題,。

3 創(chuàng)建initrd的工具。
現(xiàn)在,，讓我們回到一開始的討論：initrd的鏡像是如何被創(chuàng)建的,？在傳統(tǒng)的linux系統(tǒng)中，initrd是在linux build的時(shí)候被創(chuàng)建的,。像mkinitrd這樣的許許多多的工具,，都能夠用于通過(guò)必須的庫(kù)和模塊來(lái)自動(dòng)構(gòu)建一個(gè)用于過(guò)渡到真實(shí)根文件系統(tǒng)的initrd。事實(shí)上,，mkinitrd工具是一個(gè)腳本文件,，因此，我們能夠很清楚得看到,，這個(gè)過(guò)程是如何進(jìn)行的,。同樣的，YAIRD (Yet Another Mkinitrd)工具,，也允許我們自定制每一個(gè)initrd被構(gòu)建的階段,。

4 自己動(dòng)手，打造自定義的初始化內(nèi)存盤
由于很多基于linux的嵌入式系統(tǒng)都沒有硬盤驅(qū)動(dòng)器,，initrd也可以做為永久性的根文件系統(tǒng),。下面我就將告訴你們，如何創(chuàng)建一個(gè)initrd鏡像,。我使用的是標(biāo)準(zhǔn)linux桌面系統(tǒng),，因此大家即使沒有嵌入式目標(biāo)設(shè)備也可以照著做,。除了交叉編譯以外，嵌入式目標(biāo)文件的構(gòu)建過(guò)程是相同的,。

#!/bin/bash

# Housekeeping...
rm -f /tmp/ramdisk.img
rm -f /tmp/ramdisk.img.gz

# Ramdisk Constants
RDSIZE=4000
BLKSIZE=1024

# Create an empty ramdisk image
dd if=/dev/zero of=/tmp/ramdisk.img bs=$BLKSIZE count=$RDSIZE

# Make it an ext2 mountable file system
/sbin/mke2fs -F -m 0 -b $BLKSIZE /tmp/ramdisk.img $RDSIZE

# Mount it so that we can populate
mount /tmp/ramdisk.img /mnt/initrd -t ext2 -o loop=/dev/loop0

# Populate the filesystem (subdirectories)
mkdir /mnt/initrd/bin
mkdir /mnt/initrd/sys
mkdir /mnt/initrd/dev
mkdir /mnt/initrd/proc

# Grab busybox and create the symbolic links
pushd /mnt/initrd/bin
cp /usr/local/src/busybox-1.1.1/busybox .
ln -s busybox ash
ln -s busybox mount
ln -s busybox echo
ln -s busybox ls
ln -s busybox cat
ln -s busybox ps
ln -s busybox dmesg
ln -s busybox sysctl
popd

# Grab the necessary dev files
cp -a /dev/console /mnt/initrd/dev
cp -a /dev/ramdisk /mnt/initrd/dev
cp -a /dev/ram0 /mnt/initrd/dev
cp -a /dev/null /mnt/initrd/dev
cp -a /dev/tty1 /mnt/initrd/dev
cp -a /dev/tty2 /mnt/initrd/dev

# Equate sbin with bin
pushd /mnt/initrd
ln -s bin sbin
popd

# Create the init file
cat >> /mnt/initrd/linuxrc << EOF
#!/bin/ash
echo
echo "Simple initrd is active"
echo
mount -t proc /proc /proc
mount -t sysfs none /sys
/bin/ash --login
EOF

chmod +x /mnt/initrd/linuxrc

# Finish up...
umount /mnt/initrd
gzip -9 /tmp/ramdisk.img
cp /tmp/ramdisk.img.gz /boot/ramdisk.img.gz

想創(chuàng)建initrd的話,，你需要首先創(chuàng)建一個(gè)空文件，將/dev/zero（0字符流）做為ramdisk.img的輸入,。得到的文件大小大約是4MB（有4000個(gè)1K的塊組成）,。接下來(lái)，用mke2fs命令來(lái)創(chuàng)建一個(gè)使用這個(gè)空文件的ext2文件系統(tǒng)?，F(xiàn)在,，這個(gè)文件就是一個(gè)ext2文件系統(tǒng)。ok,，接下來(lái),，以回路設(shè)備的形式掛載這個(gè)文件到/mnt/initrd，現(xiàn)在,，你就在掛載點(diǎn)擁有一個(gè)代表著ext2文件系統(tǒng)的目錄,，并用與存放你的initrd。其他大多數(shù)的腳本語(yǔ)句都是用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,。
下一步,，就是創(chuàng)建一些必須的子目錄，用于生成你的根文件系統(tǒng)： /bin, /sys, /dev, 和 /pro,。這里只需要少數(shù)幾個(gè)目錄,，例如，沒有/lib,。但是它們已經(jīng)包含了大部分功能,。
如果想讓你的根文件系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用，請(qǐng)使用 BusyBox,。這個(gè)工具是一個(gè)包含了許多獨(dú)立工具的鏡像,，這些獨(dú)立的工具你都能在linux中找到（ ash, a等等wk, sed, insmod）。BusyBox的優(yōu)勢(shì)在于,，它把它們集合在了一起,，并分享了公用的部分，從而極大縮小了鏡像的體積,。這對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)講，是非常理想的,。請(qǐng)將BustBox鏡像從它的源目錄中復(fù)制出來(lái),，到你的/bin目錄下，這樣,，很多指向BusyBox工具集的符號(hào)鏈接將被創(chuàng)建,，BusyBox能確定哪一個(gè)工具將被使用,，并自動(dòng)引用它。這個(gè)/bin目錄下被創(chuàng)建的鏈接的小型集合將用于對(duì)啟動(dòng)腳本的支持,。
再下一步,，就是一小部分特殊設(shè)備文件的創(chuàng)建。我從我的/dev文件夾中直接拷貝了出來(lái),，別忘了加上-a選項(xiàng)來(lái)保持它們?cè)械膶傩浴?BR>倒數(shù)第二步,，就是生成linuxrc文件。在內(nèi)核掛載了內(nèi)存盤之后,，它將搜索并執(zhí)行相關(guān)的啟動(dòng)文件,，如果沒有找到，內(nèi)核就將linuxrc文件做為其啟動(dòng)腳本,。你最好在這個(gè)文件中對(duì)環(huán)境變量做一些基本設(shè)置,，例如掛載/proc文件系統(tǒng)等。除了/proc外,，我還掛載了/sys文件系統(tǒng),，將消息發(fā)送給終端。最后,，我調(diào)用ash并通過(guò)它和根文件系統(tǒng)交互,。最后記住，用chmod把linuxrc文件的屬性改為可執(zhí)行,。
最后,，你的根文件系統(tǒng)算是ok了。現(xiàn)在它并沒有被掛載,，用gzip將它壓縮,，并將壓縮后的文件ramdisk.img.gz拷貝到/boot目錄下，這樣它就能被GRUB調(diào)用,。
想要構(gòu)建你的初始化ram盤的話,，你只需要調(diào)用mkird，鏡像就將自動(dòng)創(chuàng)建并拷貝到/boot目錄下,。

5 測(cè)試自定義的初始化RAM盤,。
你擁有的新的initrd鏡像是在/boot目錄下，因此,，下一步就是要用你默認(rèn)的內(nèi)核來(lái)測(cè)試它,。ok，現(xiàn)在你可以先重新啟動(dòng)你的linux系統(tǒng),，當(dāng)GRUB引導(dǎo)畫面出現(xiàn)時(shí),，按下C鍵，打開GRUB的命令行工具?，F(xiàn)在,，你就能通過(guò)GRUB確定啟動(dòng)專門的內(nèi)核和initrd鏡像,。內(nèi)核命令是允許你定制內(nèi)核文件的，而initrd命令則允許你指定專門的initrd鏡像文件,。當(dāng)它們都被指定之后,，通過(guò)啟動(dòng)命令來(lái)啟動(dòng)內(nèi)核，如下所示：

GNU GRUB version 0.95 (638K lower / 97216K upper memory)

[ Minimal BASH-like line editing is supported. For the first word, TAB
lists possible command completions. Anywhere else TAB lists the possible
completions of a device/filename. ESC at any time exits.]

grub> kernel /bzImage-2.6.1
[Linux-bzImage, setup=0x1400, size=0x29672e]

grub> initrd /ramdisk.img.gz
[Linux-initrd @ 0x5f2a000, 0xb5108 bytes]

grub> boot

Uncompressing Linux... OK, booting the kernel.

在內(nèi)核啟動(dòng)之后,，它開始檢查initrd鏡像是否可用,，如果答案是確定的，那么就作為根文件系統(tǒng)加載并掛載它,。下面就是這個(gè)特殊啟動(dòng)過(guò)程的結(jié)尾：

...
md: Autodetecting RAID arrays
md: autorun
md: ... autorun DONE.
RAMDISK: Compressed image found at block 0
VFS: Mounted root (ext2 file system).
Freeing unused kernel memory: 208k freed
/ $ ls
bin etc linuxrc proc sys
dev lib lost+found sbin
/ $ cat /proc/1/cmdline
/bin/ash/linuxrc
/ $ cd bin
/bin $ ls
ash cat echo mount sysctl
busybox dmesg ls ps
/bin $ touch zfile
/bin $ ls
ash cat echo mount sysctl
busybox dmesg ls ps zfile

當(dāng)啟動(dòng)之后,，可以通過(guò)ash來(lái)進(jìn)入命令模式。在本例中,，我探究了根文件系統(tǒng)并向你演示了,，你能通過(guò)新建文件來(lái)寫入這個(gè)文件系統(tǒng)。只需要注意,，第一步是要?jiǎng)?chuàng)建linuxrc,。

6 通過(guò)初始化內(nèi)存盤啟動(dòng)
現(xiàn)在，大家已經(jīng)看到了如何構(gòu)建并使用一個(gè)自定制的初始化內(nèi)存盤,，這一節(jié)則用于介紹,，內(nèi)核是如何辨認(rèn)initrd并將其作為它的根文件系統(tǒng)掛載的。我將涉及一些boot chain中的主要的函數(shù)并對(duì)發(fā)生的事件做出解釋,。
像GRUB這樣的boot loader,，通常會(huì)確認(rèn)即將加載的內(nèi)核并復(fù)制該內(nèi)核鏡像與任何相關(guān)聯(lián)的initrd到內(nèi)存中，你可以在你linux內(nèi)核源程序目錄下的./init子目錄中找到這些功能實(shí)現(xiàn),。
在內(nèi)核與initrd鏡像被解壓縮和復(fù)制到內(nèi)存后,，內(nèi)核被調(diào)用。此時(shí),，開始各種各樣的初始化過(guò)程,，最終，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己處于init/main.c:init() (subdir/file:function),。這個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)了很多的子系統(tǒng)初始化,。在這里，要調(diào)用init/do_mounts.c:prepare_namespace(),，用來(lái)準(zhǔn)備命名空間(掛載dev 文件系統(tǒng), RAID, 或者md, devices, 以及, 最后的initrd),。通過(guò)對(duì) init/do_mounts_initrd.c:initrd_load()的調(diào)用，最終完成對(duì)initrd的加載,。
initrd_load()調(diào)用init/do_mounts_rd.c:rd_load_image(),，來(lái)決定是否通過(guò)調(diào)用init/do_mounts_rd.c:identify_ramdisk_image()來(lái)加載內(nèi)存盤鏡像。后面這個(gè)函數(shù)通過(guò)檢查內(nèi)核的編號(hào)來(lái)確定文件究竟是是minux,，etc2,，romfs，cramfs,，還是gzip格式,，直到返回initrd_load_image后，init/do_mounts_rd:crd_load()又被調(diào)用,。這個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)分配空間給內(nèi)存盤,，并進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，解壓縮,，最后將內(nèi)存盤鏡像加載到內(nèi)存中,。此時(shí)，你就已經(jīng)擁有了一個(gè)適合于掛載的,，在塊設(shè)備中的initrd鏡像,。
現(xiàn)在，通過(guò)調(diào)用init/do_mounts.c:mount_root()將這個(gè)塊設(shè)備做為root掛載,。ok,，根設(shè)備就被創(chuàng)建了，接下來(lái)調(diào)用的函數(shù)是init/do_mounts.c:mount_block_root(),，此函數(shù)又調(diào)用fs/namespace.c:sys_mount()來(lái)掛載真實(shí)的根文件系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行chdir操作,。
最后，會(huì)返回到啟動(dòng)函數(shù)中,，并調(diào)用init/main.c:run_init_process,。調(diào)用的結(jié)果是，初始化進(jìn)程開始（在這里是通過(guò)/linuxrc）,。linuxrc可以是一個(gè)可執(zhí)行程序,，也可以是腳本（只要腳本解釋器能夠正常解釋它）。
函數(shù)調(diào)用的層次關(guān)系可以從下表中看出,。并不是所有與復(fù)制,、掛載初始化內(nèi)存盤的函數(shù)都被列舉出來(lái)，這里僅僅是大概的,，對(duì)整體基本流程的回顧：
init/main.c:init
init/do_mounts.c:prepare_namespace
init/do_mounts_initrd.c:initrd_load
init/do_mounts_rd.c:rd_load_image
init/do_mounts_rd.c:identify_ramdisk_image
init/do_mounts_rd.c:crd_load
lib/inflate.c:gunzip
init/do_mounts.c:mount_root
init/do_mounts.c:mount_block_root
init/do_mounts.c:do_mount_root
fs/namespace.c:sys_mount
init/main.c:run_init_process
execve

7 無(wú)盤啟動(dòng)的應(yīng)用
同很多嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)一樣,，本地磁盤（軟驅(qū)或者光驅(qū)）對(duì)于啟動(dòng)內(nèi)核和內(nèi)存盤根文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并不是必須的,。DHCP工具能被用于確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù),，例如大家熟悉的IP抵制和子網(wǎng)掩碼等。此外,，TFTP能被用于將內(nèi)核鏡像以及初始化內(nèi)存盤鏡像傳送到本地設(shè)備,。一旦傳輸完成，linux內(nèi)核就能被啟動(dòng)以及掛載initrd,，和本地鏡像啟動(dòng)的過(guò)程一樣,。

8 讓你的initrd盡可能小
當(dāng)你在構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)時(shí),，總是希望initrd的鏡像盡可能小，恩,，這里將提供一些小技巧,。首先就是使用BusyBox。前面已經(jīng)提到過(guò),，BusyBox包含了很多較大的工具,，通常體積都以MB計(jì)算，但是它成功得將自己的體積控制在幾百KB的范圍內(nèi),。
在本例中,，BusyBox鏡像使用的是靜態(tài)鏈接，因此不需要提供任何庫(kù)文件,。但是,，如果你需要得到標(biāo)準(zhǔn)的C庫(kù)文件來(lái)滿足自己的二進(jìn)制程序，除了大體積的glibc庫(kù),，你有其他更好的選擇,。第一個(gè)，小體積的uClibc庫(kù),，是專門用于有空間限制的,，標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)的縮水版本。另一個(gè)適用于有空間限制環(huán)境的庫(kù)是dietlib,。記住,，你需要在自己的嵌入式系統(tǒng)中，用這些庫(kù)重新編譯你的二進(jìn)制程序,。雖然使用它們會(huì)帶來(lái)一些附加的工作,，但是，是值得的,。

9 總結(jié)
初始化內(nèi)存盤技術(shù)被創(chuàng)建的最初目的,，是為了讓內(nèi)核通過(guò)一個(gè)臨時(shí)的根文件系統(tǒng)來(lái)過(guò)渡到最終的根文件系統(tǒng)。initrd對(duì)于嵌入式linux系統(tǒng)同樣是很有用處的：它能做為一個(gè)非持續(xù)性的根文件系統(tǒng)掛載到內(nèi)存盤中,。