关于Initramfs

 关于initramfs

  initramfs概述

initramfs与initrd类似，也是初始化好了且存在于ram中的，可以压缩也可以不压缩。但是目前initramfs只支持cpio包格式，它会被populate_rootfs()->unpack_to_rootfs(&__initramfs_ start, &__initramfs_end - &__initramfs_start, 0)函数（解压缩、）解析、安装。

  initramfs与initrd的区别

1）Linux内核只认cpio格式的initramfs文件包（因为unpack_to_rootfs只能解析cpio格式文件)，非cpio格式的initramfs文件包将被系统抛弃，而initrd可以是cpio包也可以是传统的印象（image）文件，实际使用中initrd都是传统印象文件。

2）initramfs在编译内核的同时被编译并与内核连接成一个文件，它被链接到地址__initramfs_star处，与内核同时被bootloader加载到ram中，而initrd是另外单独编译生成的，是一个独立的文件，它由bootloader单独加载到ram中内核空间外的地址，比如加载的地址为addr（是物理地址而非虚拟地址），大小为8MB，那么只要在命令行中加入“initrd=addr,8M”命令系统就可以找到initrd（当然通过适当修改Linux的目录架构、makefile文件和相关代码，以上两种情况都是可以相通的）。

3）initramfs被解析处理后其原始的cpio包（压缩或非压缩）所占的空间（&__initramfs_start~&__initramfs_end）是作为系统的一部分一直保留在系统中，不会被释放掉，而对于initrd的印象（image）文件，如果没有在命令行中设置“keepinitrd”命令，即keep_initrd全局变量等于0，那么initrd印象文件被处理后其原始文件（压缩或非压缩）所占的空间（initrd_start~initrd_end）将被释放掉。

4）initramfs可以独立于ram disk单独存在，而要支持initrd必须首先支持ramdisk，即要配置CONFIG_BLK_DEV_INITRD选项首先必须配置CONFIG_BLK_DEV_RAM，因为initrd image实际就是初始化好了的ram disk印象文件，最后都要解析、写入到ram disk设备/dev/ram或/dev/ram0中。

 initramfs相关全局变量

__initramfs_start

char数据类型，&__initramfs_start就是initramfs的cpio包起始虚拟地址。

__initramfs_end

char数据类型，&__initramfs_end就是initramfs的cpio包结束虚拟地址。

 initramfs被编译链接的位置

initramfs被链接到&__initramfs_start虚拟地址处，属于.init.ramfs区，&__initramfs_start和&__initramfs_end在链接文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中定义如下：

__initramfs_start = .;

usr/built-in.o（.init.ramfs）；所以initramfs文件实际就是usr目录下的built-in.o文件

__initramfs_end = .;

.init.ramfs在Linux2.6.10/usr/initramfs_data.S中定义，编译内核时会先编译Linux2.6.10\usr\gen_init_cpio.c生成应用程序gen_init_cpio；然后用gen_init_cpio生成Linux2.6.10\usr\ initramfs_data.cpio（.gz），它就是保存在&__initramfs_start与&__initramfs_end之间的.init.ramfs；可以通过修改Linux2.6.10\usr\Makefile文件将来使得编译链接时是否压缩initramfs。

 initramfs文件的生成过程

1）cpio包格式二进制initramfs文件是由gen_init_cpio命令生成的，gen_init_cpio应用程序是由Linux2.6.10/gen_init_cpio.c文件编译而来，gen_init_cpio命令格式和用法说明如下。

gen_init_cpio命令格式：

# ./gen_init_cpio

Usage:

    ./gen_init_cpio

文件格式：

# a comment ；注释行；

file            ；描述initramfs中的一个文件

dir                        ；描述initramfs中的一个目录

nod ；描述initramfs中的一个节点

文件每一行各字段说明：

      ：该文件/目录/节点在initramfs中的名字，包含绝对路径

  ：该文件/目录/节点在当前开发主机上的位置

      ：该文件/目录/节点的模式字

       ：该文件/目录/节点的用户id，0表示root用户

       ：该文件/目录/节点的组id，0表示root组

  ：该设备节点对应设备的类型，b表示块设备，c表示字符设备

       ：设备节点对应设备的主设备号

       ：设备节点对应设备的次设备号

文件示例：

# Last modified: 1206050528

 

dir /dev 0755 0 0

nod /dev/console 0600 0 0 c 5 1

dir /root 0700 0 0

dir //lost+found 700 0 0

dir //bin 755 0 0

file //bin/addgroup /home/whh/tmp/bin/addgroup 777 0 0

file //bin/adduser /home/whh/tmp/bin/adduser 777 0 0

2）文件生成方式

方法一：根据上述文件格式说明自行编写。

方法二：写一个脚本文件一次性为指定目录下的每个文件/目录/节点生成一行描述符，并将它们全部写入一个指定的文件中。在Linux2.6.10原始目录下的scripts\gen_initramfs_list.sh就是这样的脚本文件。它的使用方法如下：

# . ./gen_initramfs_list.sh 文件>或<目录> >

将把生成的所有文件、目录、节点的描述行写入文件my_cpio_list中。如果命令行中没有指定文件>和<目录>，那么gen_initramfs_list.sh会自行生成一个最简单的initramfs_list文件，如下所示：

dir /dev 0755 0 0

nod /dev/console 0600 0 0 c 5 1

dir /root 0700 0 0

3）配置并编译initramf

将要作为initramfs的目录放在某个目录下，如“/home/my_root/”目录。或者将已经写好的文件放在某个目录下，如“/home/my_list”。

将内核配置文件myconfig中的

CONFIG_INITRAMFS_SOURCE=""

改成

CONFIG_INITRAMFS_SOURCE="/home/my_root"

或者

CONFIG_INITRAMFS_SOURCE="/home/my_list"

执行

# make myconfig

# make

或者将上面两步改成如下形式并执行：

# make menuconfig

在逐级弹出的

“Block devices”->“Source directory or cpio_list”

子菜单下输入：

/home/my_root

或者

/home/my_list

然后执行

# make

4）Linux2.6.10中cpio包格式二进制initramfs文件实际产生流程

Linux2.6.10中cpio包格式二进制initramfs文件实际产生过程是：第一步，gen_initramfs_list.s为指定目录“/home/my_root”或文件“/home/my_list”在Linux2.6.10/usr目录下生成真正的文件initramfs_list；第二步，gen_init_cpio按照initramfs_list文件描述将对应的目录/home/my_root生成二进制cpio包initramfs_data.cpio；第三步，gzip将initramfs_data.cpio压缩成initramfs_data.cpio.gz；第四步，ld -m elf_i386 --format binary --oformat elf32-i386 -r -T initramfs_data.scr initramfs_data.cpio.gz -o initramfs_data.o生成initramfs_data.o；第五步，ld -m elf_i386  -r -o built-in.o initramfs_data.o最后生成built-in.o。

5）从arm中编译出的内核印象文件Image、编译连接文件vmlinux.lds.S、cpio格式initramfs二进制压缩文件initramfs_data.cpio.gz、编译连接符号文件System.map对照看，事实上链接到&__initramfs_start位置的就是initramfs_data.cpio.gz文件。