使用ramdisk初始化initrd

initrd提供了在boot loader下加载ram disk的方法。该ram disk可以被作为根文件系统挂载进来，里面的程序也可以运行。然后，新的根文件系统可以从其他设备挂载。之前的根（来自initrd）可以被转移到一个目录然后被卸载。

initrd主要设计用来使系统启动于两个条件，一个是内核来自于非常小的驱动器，一个是额外的模块需要从initrd中加载。

本文给出initrd的概要描述，更具体的可以参考[1]。

操作
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当使用initrd,典型的系统启动顺序如下：
1. boot loader加载内核并初始化ram disk
2. 内核把initrd转化成正常的ram disk并释放initrd使用的内存
3. initrd作为root被挂载，赋予读写权限。
4. /linuxrc被执行（这可以是任何可执行文件，如脚本，运行在uid 0,可以做任何初始化）。
5. linuxrc挂载真正的根文件系统
6. linuxrc使用pivot_root系统调用把根文件系统放在根目录。
7. 正常的启动序列（/sbin/init）在根文件系统上执行。
8. initrd文件系统被移去。

注意，改变根目录不牵扯卸载他。
挂载在initrd的文件系统仍然可以被访问。

启动命令选项
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initrd添加了如下新的选项：
initrd= (e.g. LOADLIN)
加载特定的文件作为初始的ram disk。当使用lilo,你应该在/etc/lilo.conf中指定
ram disk镜像文件位置，使用INITRD变量。

noinitrd
initrd数据被保留却不转化成ram disk，正常的根文件系统被加载。initrd的数据可以 从/dev/initrd中读取。注意，在initrd中的数据可以是任意结构的，不一定要是文件系统镜像。该选项多用于调试。

注意：/dev/initrd是只读的，而且只能被使用一次。只要最后一个进程关闭它，所有的数据将会释放掉，而/dev/initrd将不再被打开。

root=/dev/ram0 (without devfs)
root=/dev/rd/0 (with devfs)

initrd作为根文件系统被挂载，随后正常的启动顺序中，ram disk仍然作为root。

安装
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首先，用于initrd文件系统的目录在根文件系统上被创建：
＃mkdir /initrd

名字不是很重要。更多的可以参考pivot_root(2)的man。

在启动过程中，如果根文件系统被创建（如果你有软盘启动），那么根文件系统应该创建/initrd目录。

如果initrd没有被挂载，他里面的内容仍然可以被访问，通过以下的方法（注意，这在使用devfs时不可用）：
# mknod /dev/initrd b 1 250
# chmod 400 /dev/initrd

第二步，内核编译的时候必须支持ram disk并启动ram disk使能。所有从initrd中执行的程序必须被编译到内核中。

第三步，你必须创建ram disk镜像。这可以通过在块设备上创建文件系统实现，把所需的文件拷贝，然后把文件拷贝到initrd文件。根据最新的内核，至少三种设备可以用：
l 软盘（慢，却随处可用）
l ram disk（快，需要物理内存）
l loopback device（最高档）

我将介绍loopback device方法：
保证loopback device被内核支持
创建一个空的文件系统，拥有合适的大小：
# dd if=/dev/zero of=initrd bs=300k count=1
# mke2fs -F -m0 initrd
如果空间不多，你可以用minix fs而不是ext2
挂载文件系统
# mount -t ext2 -o loop initrd /mnt
创建控制台设备（如果用devfs，就没必要）
# mkdir /mnt/dev
# mknod /mnt/dev/console c 5 1
拷贝initrd环境需要的所有文件。不要忘掉最重要的文件/linuxrc.
注意，/linuxrc必须有执行权限。
正确的initrd环境可以不用重启就可以通过命令行测试：
# chroot /mnt /linuxrc
卸载文件系统
# umount /mnt
现在initrd被保存在initrd文件中。还可以压缩他。
# gzip -9 initrd
为了试验initrd，你可以创建一个急救盘，只需创建/linuxrc到/bin/sh的符号链接。
你还可以试着把initrd更小。

最后，你要启动内核并加载initrd.几乎所有的boot loader都支持initrd.
虽然启动进程兼容老的机制，下面的启动命令行还是得给出：

root=/dev/ram0 init=/linuxrc rw如果不使用devfs.或者
root=/dev/rd/0 init=/linuxrc rw
如果使用devfs.

使用 LOADLIN,只要执行
LOADLIN initrd=
e.g. LOADLIN C:\LINUX\BZIMAGE initrd=C:\LINUX\INITRD.GZ root=/dev/ram0
init=/linuxrc rw

使用LILO，你添加选项INITRD=到/etc/lilo.conf中，使用APPEDN命令即可。
image = /bzImage
initrd = /boot/initrd.gz
append = "root=/dev/ram0 init=/linuxrc rw"
然后运行 /sbin/lilo

对于其他的启动程序，请参考相应的文档。

现在你可以启动并享受使用initrd的乐趣了

如何改变根设备
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当完成他的任务，linuxrc改变根设备并启动真正的根设备。

整个过程包括如下几步：
1. 挂载新的根文件系统
2. 把他变成根文件系统
3. 删除所有对旧（Initrd）文件系统的访问
4. 卸载initrd文件系统，重定位ram disk

挂载新的根文件系统很容易：只需把他挂载到当前根下。例如：
# mkdir /new-root
# mount -o ro /dev/hda1 /new-root

根的转变伴随着pivot_root系统调用。pivot_root把当前的根转移到新根下的一个目录，并把新的根放到原来的地方。老根的目录必须在调用pivot_root前退出。例如：
# cd /new-root
# mkdir initrd
# pivot_root . initrd

现在，linuxrc进程可以仍然访问老的根。所有的这些引用可以通过如下命令释放：
# exec chroot . what-follows dev/console 2>&1

然后执行的就是新根下的，例如/sbin/init.
如果新的根文件系统使用devfs,而/dev目录还不可用，devfs必须被挂载进来，
在使用chroot之前，只有这样才有/dev/console设备。

注意：privot_root执行的情况可能有所不同。为了保证兼容性，注意以下几点：调用pivot_root之前，调用进程的当前目录应指向新的根 文件目录使用.作为第一个参数，老根的相对路径作为第二个参数。chroot程序必须在就老的和新的根下都可以使用。最后改变根到新的根下。在执行命令中 使用dev/console的相对路径。


注意，initrd可以被卸载，而ram disk使用的内存可以被释放：
# umount /initrd
# blockdev --flushbufs /dev/ram0 # /dev/rd/0 if using devfs

initrd还可以使用NFS-mounted根，参考man pivot_root(8)。

注意：如果linuxrc或者其他程序从终端执行，老的改变根机制必须调用。

使用限制
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引入initrd的主要动机是为了在系统安装中可以模块化配置内核。过程运行如下：
1. 一个小内核的系统从软盘或其他介质上启动（支持ram disk,initrd,a.out, ext2fs),并加载initrd。
2. /linuxrc决定如何挂载真正的根文件系统（设备类型，设备驱动，文件系统），并分布媒体（CDROM,network，tape）。这些可以询问用户或者自动探测，或是混合使用。
3. /linuxrc加载必须的内核模块
4. /linuxrc创建并组装根文件系统（还不一定能用）。
5. /linuxrc调用pivot_root改变根文件系统，执行(chroot)安装程序.
6. boot loader 安装完毕
boot loader配置用于加载initrd，initrd中包含系统启动的必须模块。
现在系统可以启动的，额外的安装任务被执行。

initrd的主要任务是在正常的系统操作中复用配置数据，而不需重新编译链接内核。

第二个限制是在linux运行在不同的硬件配置上的安装问题。这种情况下，只需产生一个小内核，分别配置。initrd中必须含有所有需要的模块。然后，/linuxrc或其他一个文件可能有所不同。

第三个限制更方便恢复磁盘，因为象根文件系统分区的信息在系统启动的时候要用，而在启动时刻是得不到的。

最后，CDROM发布使他更方便安装。

荒废的根改变机制
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下面的机制在pivot_root之前被使用。当前的内核仍然支持他，但是你不要依赖他。

他在linuxrc存在的情况下，把真正的根设备作为根文件系统。initrd文件系统然后被
卸载，或者把他移动到/initrd目录，如果这个目录存在于新的根文件系统。

为了使用这种机制，你不必设定启动参数root,init,rw(如果设定了，这将影响到真正的
根文件系统）。