Initrd源码分析

Initrd的作用有三：

1.提高系统的可移植性
把更多的内核功能条目编译成模块，不仅仅是为了减小内核体积，更重要的是面对各种不同的硬件架构，可以使用initrd中的linuxrc按需进行模块加载以驱动硬件，甚至对于CPU类型或者多处理机也可以进行手工选择内核(配合syslinux这类boot loader)

2.LIVECD(光盘上的Linux)必备的部件
现在的可启动光盘都沿用1995年制定的El Torito标准，它的启动原理在于模拟软盘启动映像，这个映像的大小一般被限制在2800KB，也就是两张软盘的大小，它包含了syslinux(也可以用isolinux，它对映像的大小要求更宽松),syslinux的配置文件，initrd.img以及内核。这时候内核的大小就必须要有约束了(当然，也有来自1MB实模式内存空间的约束)，把更多的模块压缩进initrd.img中去，可以缩小启动映像的体积。
最重要的是，linuxrc脚本对于硬盘，光驱模块的加载至关重要，因为livecd要适应尽量多的硬件架构，所以它必须能按需加载模块，这时候 initrd就派上用场了。比如说，我们在vmware里运行knoppix，knoppix的linuxrc就自动加载BusLogic.o模块(通过轮换insmod来实现)。

3.在linuxrc脚本中可以很方便地启用个性化bootsplash
给出initrd的原理图例（请参看附件）以及相关源码分析：

/*init/do_mounts.c中的prepare_namespace函数 -- 确定系统的根文件系统*/

void __init prepare_namespace(void)
{
	int is_floppy;

	mount_devfs();

	md_run_setup();

	if (saved_root_name[0]) {
		root_device_name = saved_root_name;
		ROOT_DEV = name_to_dev_t(root_device_name);
		if (strncmp(root_device_name, "/dev/", 5) == 0)
			root_device_name += 5;
	}

	is_floppy = MAJOR(ROOT_DEV) == FLOPPY_MAJOR;
/*[2]尝试处理initrd，见下*/
	if (initrd_load())
		goto out;
/*initrd_load()返回0，没有处理initrd，存在以下两种可能*/
/*或许已加载initrd但由于根设备是ramdisk而没有进行initrd处理，
则rd_doload==1，  调用rd_load_disk使用/dev/root取代上次rd_load_image中的/dev/root.old，ROOT_DEV=Root_RAM0*/
/*或许是没有initrd以致，则rd_doload==0，ROOT_DEV!=Root_RAM0*/
/*rd_doload由arch/i386/kernel/setup.c中的setup_arch函数根据boot loader的命令行参数来决定*/
	if (is_floppy && rd_doload && rd_load_disk(0))
		ROOT_DEV = Root_RAM0;
/*根据ROOT_DEV挂载文件系统*/
/*注意橙红色标示的两个mount_root()*/
	mount_root();
/*无论有无经过initrd处理，最终为内核作最后chroot处理，确定系统的最终根文件系统*/
out:
	umount_devfs("/dev");
	sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
	sys_chroot(".");
	security_sb_post_mountroot();
	mount_devfs_fs ();
}

/*init/do_mounts_initrd.c*/

/*根据boot loader的命令行参数来判断是否有initrd，如果没有mount_initrd=0，否则为1*/
static int __initdata mount_initrd = 1;

static int __init no_initrd(char *str)
{
	mount_initrd = 0;
	return 1;
}

__setup("noinitrd", no_initrd);

...

int __init initrd_load(void)
{
      /*[2]如果mount_initrd=0，则跳过initrd机制，直接挂载常规的根文件系统(也就是initrd手册所说的disable two-phase system boot-up)*/
	if (mount_initrd) {
		create_dev("/dev/ram", Root_RAM0, NULL);
            /*用rd_load_image函数把/initrd.image(也就是initrd的实际数据)挂载到/dev/ram0，接着判断根设备是否就是/dev/ram0*/
            /*如果是则跳过initrd处理，按正常流程挂载根文件系统，否则用initrd_handle函数进行initrd处理*/
		if (rd_load_image("/initrd.image") && ROOT_DEV != Root_RAM0) {
			sys_unlink("/initrd.image");
            /*[1]initrd处理函数*/
			handle_initrd();
			return 1;
		}
	}
	sys_unlink("/initrd.image");
	return 0;
}

/*init/do_mounts_initrd.c*/[/b]
/*执行linuxrc(通常是脚本，由静态链接的sh来执行)*/
/*linuxrc脚本的作用通常有以下这些：*/
/*加载所需模块(比如在虚拟机中从livecd启动就应该要加载scsi模块Buslogic.o)*/
/*改变/proc/sys/kernel/real-root-dev来改变随后的正常根文件系统(见handle_initrd函数)*/
static int __init do_linuxrc(void * shell)
{
	static char *argv[] = { "linuxrc", NULL, };
	extern char * envp_init[];

	sys_close(old_fd);sys_close(root_fd);
	sys_close(0);sys_close(1);sys_close(2);
	sys_setsid();
	(void) sys_open("/dev/console",O_RDWR,0);
	(void) sys_dup(0);
	(void) sys_dup(0);
	return execve(shell, argv, envp_init);
}
/*[1]核心函数handle_initrd--负责initrd的处理*/
static void __init handle_initrd(void)
{
	int error;
	int i, pid;

	real_root_dev = new_encode_dev(ROOT_DEV);
	create_dev("/dev/root.old", Root_RAM0, NULL);
	/* mount initrd on rootfs' /root */
	mount_block_root("/dev/root.old", root_mountflags & ~MS_RDONLY);
	sys_mkdir("/old", 0700);
	root_fd = sys_open("/", 0, 0);
	old_fd = sys_open("/old", 0, 0);
	/* move initrd over / and chdir/chroot in initrd root */
	sys_chdir("/root");
	sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
	sys_chroot(".");
	mount_devfs_fs ();

	pid = kernel_thread(do_linuxrc, "/linuxrc", SIGCHLD);
	if (pid > 0) {
		while (pid != sys_wait4(-1, &i, 0, 0))
			yield();
	}

	/* move initrd to rootfs' /old */
	sys_fchdir(old_fd);
	sys_mount("/", ".", NULL, MS_MOVE, NULL);
	/* switch root and cwd back to / of rootfs */
	sys_fchdir(root_fd);
	sys_chroot(".");
	sys_close(old_fd);
	sys_close(root_fd);
	umount_devfs("/old/dev");

	if (new_decode_dev(real_root_dev) == Root_RAM0) {
		sys_chdir("/old");
		return;
	}

	ROOT_DEV = new_decode_dev(real_root_dev);
	mount_root();

	printk(KERN_NOTICE "Trying to move old root to /initrd ... ");
	error = sys_mount("/old", "/root/initrd", NULL, MS_MOVE, NULL);
	if (!error)
		printk("okay\n");
	else {
		int fd = sys_open("/dev/root.old", O_RDWR, 0);
		printk("failed\n");
		printk(KERN_NOTICE "Unmounting old root\n");
		sys_umount("/old", MNT_DETACH);
		printk(KERN_NOTICE "Trying to free ramdisk memory ... ");
		if (fd < 0) {
			error = fd;
		} else {
			error = sys_ioctl(fd, BLKFLSBUF, 0);
			sys_close(fd);
		}
		printk(!error ? "okay\n" : "failed\n");
	}
}