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Linux initrd詳解

日期:2017/3/3 12:41:27   编辑:Linux技術

Linux initrd詳解

  在Linux操作系統中,有一項特殊的功能——初始化內存盤INITRD(INITial Ram Disk)技術,而且內核支持壓縮的文件系統映像。有了這兩項功能,我們可以讓Linux系統從小的初始化內存盤啟動,並把系統內存的一部分作為根文件系統掛載。
  Ramdisk就是將內存的一部分分配為一個分區並作為硬盤來使用。對於系統運行時不斷使用的程序,將它們放在Ramdisk中將加快計算機的操作,如大數據量的網絡服務器、無盤工作站等。為了能夠使用Ramdisk,我們在編譯內核時須將block device中的Ramdisk支持選上,它下面還有兩個選項,一個是設定Ramdisk的大小,默認是4096k;另一個是設定默認個數。如果要使用initrd,還得選上的支持。它既可以直接編譯進內核,也可以編譯成模塊,在需要的時候加載。我們由於在啟動時就用它,所以必須將它直接編譯進內核。
  下面是2.6內核對模塊選擇路徑:
  Linux Kernel Configuration
      -> Device Drivers
        ->Block devices
          ->RAM block device support
            ->Default number of RAM disks  (設定Ramdisk的個數,默認是16)
            ->Default RAM disk size (kbytes) (設定Ramdisk的大小,默認是4096k)
  Linux Kernel Configuration
      ->General setup
        ->Inital RAM filesystem and RAM disk(initramfs/initrd) support
  如果對Ramdisk的支持已經編譯進內核,我們就可以使用它了。首先在/mnt目錄下創建目錄ram,運行mkdir /mnt/ram;然後對/dev/ram0創建文件系統,運行mke2fs /dev/ram0;最後掛載上/dev/ram,運行mount /dev/ram0 /mnt/ram,就可以象對普通硬盤一樣對它進行操作了。值得注意的是,在創建文件系統的時候,在屏幕上輸出1024 inodes ,4096 blocks,即ramdisk大小為4M=4096個塊,但是我們掛載上之後,用命令df –k /dev/ram查看時,顯示出來ramdisk大小只有3963K,這是由於文件系統本身占用了一些空間。(這個空間是在編譯核心時就由Default RAM disk size (kbytes)確定下來)
  我們能根據需要改變ramdisk的大小。如我們要把默認的4M增大到8M,當ramdisk是直接編譯進內核的情況下,可在grub配置文件 grub.conf中加入ramdisk=8192 ,運行grub後,重啟計算機後,ramdisk大小變為8M。
  例如要設置Ramdisk的大小為8M,在grub中可以用:
[code]# grub.conf -
default=0
timeout=10
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
title Redice Linux
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz ro root=LABEL=/ hdc=ide-scsi ramdisk=8192
initrd /initrd

  這樣Ramdisk的大小就變成16M了。這個參數是Ramdisk直接編譯到核心時才能使用的,如果Ramdisk編譯為模塊,則應該使用模塊參數來設置Ramdisk的大小:
  a、在模塊加載配置文件 /etc/modules.conf中加入一行:
  options rd rd_size=8192,
  b、在加載rd模塊是在後面加上說明,即insmod rd rd_size=8192。
  insmod rd rd_size=8192
  編譯到核心時,可以通過下面的一些核心命令行參數來配置Ramdisk:
    ramdisk_size - ramdisk的大小(Kbytes);
    ramdisk - 與ramdisk_size的作用相同;
    ramdisk_blocksize - ramdisk的塊大小,默認情況為1024;
  當以模塊的形式譯時,模塊支持以下幾個加載參數:
    rd_size - 同上面的ramdisk_size或ramdisk參數;
    rd_blocksize - 同上面的ramdisk_blocksize;
  或者在啟動是作為啟動行參數ramdisk=8192;
創建initrd ramdisk 映像
  上面已經提到,Ramdisk需要先格式化然後才能使用。那麼,如果核心希望使用ramdisk該如何做呢?於是initrd產生了,initrd全稱是 initial RAM disk ,它提供一種讓核心可以簡單使用Ramdisk的能力,簡單的說,這些能力包括:
  格式化一個 Ramdisk;
  加載文件系統內容到Ramdisk;
  將Ramdisk作為根文件系統;
  我們可以將initrd形像的比作Norton Ghost備份的硬盤分區,而Linux啟動階段的Ramdisk相當於一個未格式化的硬盤分區,核心可以直接將initrd的內容釋放到一個未初始化的Ramdisk裡,這個過程與Ghost恢復一個分區的過程十分相似。於是,相應的內容被加載到相應的Ramdisk中,同時,這個Ramdisk也被格式化成某種由initrd格式所表達的分區格式。
  initrd與Ghost備份的分區有許多相似之處,例如,它有一定的大小,包含分區上的文件系統格式等。initrd支持的格式包括:Ext2文件系統、Romfs文件系統、cramfs文件系統、minix文件系統、如果核心選擇了Gzip支持(通常這是默認的,在init/do_mounts_rd.c中定義的BUILD_CRAMDISK宏)還可以使用Gzip壓縮的initrd。相關的代碼可以在核心源碼 drivers/block/rd.c:identify_ramdisk_image中找到。
制作initrd
 
  initrd 主要有兩種格式:傳統的ramdisk和cpio格式(這種格式的好處是內核原生不需要額外的文件系統支持)
  制作initrd傳統的作法是通過軟盤(顯然過時了,不介紹了)、ramdisk或loop設備(/dev/loop)。通過ramdisk來制作的方法比較簡單(以ext2文件系統為例):
通過ramdisk
[code]# mkfs.ext2 /dev/ram0
# mount /dev/ram0 /mnt/rd
# cp _what_you_like_  /mnt/rd    # 把需要的文件復制過去 
# dd if=/dev/ram0 of=/tmp/initrd
# gzip -9 /tmp/initrd

  這個過程也最能夠解釋initrd的本質,對於Linux來說,Ramdisk的一個塊設備,而initrd是這個塊設備上所有內容的“克隆”(由命令dd來完成)而生成的文件。核心中加載initrd相關的代碼則用於完成將相反的過程,即將這一個文件恢復到Ramdisk中去。
通過loop設備來制作initrd的過程:
[code]dd if=/dev/zero of=/tmp/initrd bs=1024 count=4096 # 制作一個4M的空白文件
losetup /dev/loop0 /tmp/initrd                    # 映射到loop設備上;
mkfs.ext2 /dev/loop0                              # 創建文件系統;
mount /dev/loop0 /mnt/rd
cp _what_you_like_ /mnt/rd                        # 復制需要的文件;
umount /mnt/rd
losetup -d /dev/loop0
gzip -9 /tmp/initrd

通過cpio來制作initrd的過程:
[code]cd /path/to                    # 到需要復制的文件的目錄
find . |cpio -o -H newc |gzip -c > ../initrd.gz

  不過,現在已經有了一些更好的工具來完成這些工作,包括genromfs(uClinux裡常用的工具),genext2fs,mkcramfs、mkinitrd等。這些工具提供了一些方便開發的新特性,例如,不需要上面煩索的過程,只要將文件復制到某個目錄中,將其作為根目錄,即可生成initrd;另一個重要的改進是,這些工具都可以以普通用戶的身份來生成initrd。
源自:/content/3784217.html
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