2008-04-19
如果自己制作过嵌入式Linux文件系统，那么应该比较了解initrd映像文件是个什么东西了？initrd即initial RAM disk，在内核解压之后，在真正的root filesystem被启动之前，它被加载到内存中，做一些系统初始化的操作，比如加载内核模块，挂载新的root文件系统等[1,2]。
initrd本身是一个文件，内核启动时可以把它展开成一个文件系统。
在2.6版本的内核以前，initrd基于一种特殊的loop设备[4]，在展开成一个文件系统前需要通过一种loop设备挂载起来，因为涉及到挂载操作，所以会涉及到一些操作权限。不过在2.6版本内核之后出现了initramfs，它和initrd实现同样的功能，但是它基于一种cpio档，无须挂载就可以展开成一个文件系统，因此省去了各种相关的权限，在自动化方面更方便了[2,3]。
initrd的一个特别有趣的应用是Live CD，比如Knoppix[6]，它通过initrd启动一个初始化的文件系统，然后再通过一个Cloop设备[5]挂载一个特别的压缩文件，展开为一个新的Root文件系统，这样一个700M左右的光盘就能够装下几个G的东西，包含大部分的软件和相应的内核模块，进而支持各种各样的功能。
下面简单介绍一下这两种初始化文件系统(initrd和initramfs)的制作过程。
先准备一个测试的目录。
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$ cd /tmp |
1. initrd (via a loop device)
首先通过dd命令产生一个指定大小的文件。先来计算一下大小，比如要产生一个1M大小的文件，那么可以设置该文件的数据块大小为1024kbyte，然后弄上1024块。
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$ dd if=/dev/zero of=ramdisk bs=1024 count=1024 |
得到这样一个文件以后就可以把这个文件系统格式化为ext3或者是ext2的文件系统。
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$ mkfs.ext2 ramdisk |
如果想往这个文件系统里头添加内容（比如用busybox[7]自动的创建一些内容，或者参照Linux的根文件系统，从头开始手动制作一个）那么就需要先通过loop设备挂载一下。
不过挂载时需要root用户才行，所以如果你没有root用户的权限，做这个工作就不方便了，从这里就可以看出之后要介绍的initramfs的好处了。
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$ mount ramdisk /mnt/ -o loop |
挂载以后只有一个lost+found目录，如果要做成一个完整的initrd，还得做一些工作，创建相应的目录和文件。这个工作可以参考这里[8,9]。
制作完文件系统以后就可以进行“打包”操作，制作成一个可以使用的initrd文件。
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//确保各项操作已经写入磁盘 |
如果想要这个initrd映像文件能够正常工作，那么得确保文件系统里头的基本工具都有了，并且确保内核已经编译了相关的支持，比如loop设备的内核支持：
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Device Drivers > Block Devices > Loopback Device Support. |
以及其他的选项，比如ext2文件系统支持等，就可以考虑测试ramdisk.gz能不能用了，在grub下面可以考虑使用initrd /path/to/ramdisk.gz来测试它，而在lilo下则通过initrd变量来指定initrd = /path/to/ramdisk.gz。关于具体的细节，还是参考资料[3,8,9]吧。
2. initramfs (via a cpio archive)
这种方式仅仅需要把一个符合linux标准的root文件系统所在目录中的文件加到一个cpio档里头，然后“打包”即可。
首先，参考资料[8,9]创建一个文件系统。
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$ cd /tmp/initrd/cpio |
之后是把这个目录下的内容加到一个cpio档里头。
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$ find . | cpio -c -o > ../ramdisk |
"打包"（压缩）一下。
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$ sync |
到这里，这个ramdisk.gz在2.6的内核之后也应该可以类似上面的一样使用了，不过别忘记了加上相应的内核选项，比如(initramfs)初始化文件系统支持。
下面来看看如何对ubuntu 8.04中的initrd文件“解包”吧。
查看当前内核使用的initrd。
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$ ls /boot/initrd.img-`uname -r` |
“解压”该文件。
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$ mkdir /tmp/initrd/current |
现在展开cpio档，并查看里头的内容。
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$ cpio -i < ./initrd.img-2.6.24-12-generic |
这样你就可以看看Linux中的initrd文件里头的庐山真面目了。如果有兴趣，可以考虑往里头加点自己的东西，然后通过上面介绍的方法，把它重新“打包”成initrd文件，并让linux系统把你"hack"的initrd文件加载起来。
take one's time and play with it, you will find a lot of fun :-)
参考资料
[1] man boot-scripts (或 man 7 boot)
[2] initrd
[3] Linux initial RAM disk (initrd) overview
[4] Loop device
http://en.wikipedia.org/wiki/Loop_device
[5] Cloop
[6] Knoppix
[7] busybox
[8] Build a mini filesystem in linux from scratch
http://oss.lzu.edu.cn/blog/blog.php?/do_showone/tid_1211.html
[9] Build a mini filesystem in linux with BusyBox
http://oss.lzu.edu.cn/blog/blog.php?/do_showone/tid_1212.html