linux2.6内核initrd处理的源代码分析

linux2.6内核initrd处理的源代码分析

上 面简要介绍了Linux2.4内核和2.6内核的initrd的处理流程，为了使读者对于Linux2.6内核的initrd的处理有一个更加深入的认 识，下面将对Linuxe2.6内核初始化部分同initrd密切相关的代码给予一个比较细致的分析，为了讲述方便，进一步明确几个代码分析中使用的概 念：

rootfs: 一个基于内存的文件系统，是linux在初始化时加载的第一个文件系统,关于它的进一步介绍可以参考文献[4]。

initramfs: initramfs同本文的主题关系不是很大，但是代码中涉及到了initramfs，为了更好的理解代码，这里对其进行简单的介绍。Initramfs 是在 kernel 2.5中引入的技术，实际上它的含义就是：在内核镜像中附加一个cpio包，这个cpio包中包含了一个小型的文件系统，当内核启动时，内核将这个 cpio包解开，并且将其中包含的文件系统释放到rootfs中，内核中的一部分初始化代码会放到这个文件系统中，作为用户层进程来执行。这样带来的明显 的好处是精简了内核的初始化代码，而且使得内核的初始化过程更容易定制。Linux 2.6.12内核的 initramfs还没有什么实质性的东西，一个包含完整功能的initramfs的实现可能还需要一个缓慢的过程。对于initramfs的进一步了解 可以参考文献[1][2][3]。

cpio-initrd: 前面已经定义过，指linux2.6内核使用的cpio格式的initrd。

image-initrd: 前面已经定义过，专指传统的文件镜像格式的initrd。

realfs: 用户最终使用的真正的文件系统。

内 核的初始化代码位于 init/main.c 中的 static int init(void * unused)函数中。同initrd的处理相关部分函数调用层次如下图，笔者按照这个层次对每一个函数都给予了比较详细的分析，为了更好的说明，下面列 出的代码中删除了同本文主题不相关的部分：

图2 initrd相关代码的调用层次关系图

init函数是内核所有初始化代码的入口，代码如下，其中只保留了同initrd相关部分的代码。

static int init(void * unused){
[1]    populate_rootfs();

[2]    if (sys_access((const char __user *) "/init", 0) == 0)
        execute_command = "/init";
    else
        prepare_namespace();

[3]    if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)
        printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console.n");

    (void) sys_dup(0);
    (void) sys_dup(0);

[4]    if (execute_command)
        run_init_process(execute_command);

    run_init_process("/sbin/init");
    run_init_process("/etc/init");
    run_init_process("/bin/init");
    run_init_process("/bin/sh");
    panic("No init found.  Try passing init= option to kernel.");
}

代码[1]：populate_rootfs函数负责加载initramfs和cpio-initrd，对于populate_rootfs函数的细节后面会讲到。

代码[2]：如果rootfs的根目录下中包含/init进程，则赋予execute_command，在init函数的末尾会被执行。否则执行prepare_namespace函数，initrd是在该函数中被加载的。

代码[3]：将控制台设置为标准输入，后续的两个sys_dup（0），则复制标准输入为标准输出和标准错误输出。

代 码[4]：如果rootfs中存在init进程，就将后续的处理工作交给该init进程。其实这段代码的含义是如果加载了cpio-initrd则交给 cpio-initrd中的/init处理，否则会执行realfs中的init.读者可能会问：如果加载了cpio-initrd， 那么realfs中的init进程不是没有机会运行了吗？确实，如果加载了cpio-initrd，那么内核就不负责执行realfs的init进程了， 而是将这个执行任务交给了cpio-initrd的init进程。解开fedora core4的initrd文件，会发现根目录的下的init文件是一个脚本，在该脚本的最后一行有这样一段代码：

……….. switchroot --movedev /sysroot

就是switchroot语句负责加载realfs,以及执行realfs的init进程。

对cpio-initrd的处理

对cpio-initrd的处理位于populate_rootfs函数中。

void __init populate_rootfs(void){
[1]  char *err = unpack_to_rootfs(__initramfs_start,
             __initramfs_end - __initramfs_start, 0);
[2]    if (initrd_start) {
[3]        err = unpack_to_rootfs((char *)initrd_start,
            initrd_end - initrd_start, 1);

[4]        if (!err) {
            printk(" it isn");
            unpack_to_rootfs((char *)initrd_start,
                initrd_end - initrd_start, 0);
            free_initrd_mem(initrd_start, initrd_end);
            return;
        }

[5]        fd = sys_open("/initrd.image", O_WRONLY|O_CREAT, 700);
        if (fd >= 0) {
            sys_write(fd, (char *)initrd_start,
                    initrd_end - initrd_start);
            sys_close(fd);
            free_initrd_mem(initrd_start, initrd_end);
        }
}

代码[1]：加载initramfs， initramfs位于地址__initramfs_start处，是内核在编译过程中生成的，initramfs的是作为内核的一部分而存在的，不是 boot loader加载的。前面提到了现在initramfs没有任何实质内容。

代码[2]：判断是否加载了initrd.无论哪种格式的initrd，都会被boot loader加载到地址initrd_start处。

代码[3]：判断加载的是不是cpio-initrd.实际上 unpack_to_rootfs有两个功能一个是释放cpio包，另一个就是判断是不是cpio包， 这是通过最后一个参数来区分的， 0：释放 1：查看。

代码[4]：如果是cpio-initrd则将其内容释放出来到rootfs中。

代码[5]：如果不是cpio-initrd，则认为是一个image-initrd，将其内容保存到/initrd.image中。在后面的image-initrd的处理代码中会读取/initrd.image.

对image-initrd的处理在prepare_namespace函数里，包含了对image-initrd进行处理的代码，相关代码如下：

void __init prepare_namespace(void){
[1]    if (initrd_load())
        goto out;

out:
        umount_devfs("/dev");
[2]        sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
        sys_chroot(".");
        security_sb_post_mountroot();
        mount_devfs_fs ();
}

代码[1]：执行initrd_load函数，将initrd载入，如果载入成功的话initrd_load函数会将realfs的根设置为当前目录。

代码[2]：将当前目录即realfs的根mount为Linux VFS的根。initrd_load函数执行完后，将真正的文件系统的根设置为当前目录。