详解 Initrd---原理及Initrd的制作

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在Linux操作系统中，有一项特殊的功能——初始化内存盘INITRD(INITial Ram Disk)技术，而且内核支持压缩的文件系统映像。有了这两项功能，我们可以让Linux系统从小的初始化内存盘启动，并把系统内存的一部分作为根文件系统挂载。

　　Ramdisk就是将内存的一部分分配为一个分区并作为硬盘来使用。对于系统运行时不断使用的程序，将它们放在Ramdisk中将加快计算机的操作，如大数据量的网络服务器、无盘工作站等。为了能够使用Ramdisk，我们在编译内核时须将block device中的Ramdisk支持选上，它下面还有两个选项，一个是设定Ramdisk的大小，默认是4096k；另一个是设定默认个数。如果要使用initrd，还得选上的支持。它既可以直接编译进内核，也可以编译成模块，在需要的时候加载。我们由于在启动时就用它，所以必须将它直接编译进内核。

　　下面是2.6内核对模块选择路径：

　　Linux Kernel Configuration
　　　　　　-> Device Drivers
　　　　　　　　->Block devices
　　　　　　　　　　->RAM block device support
　　　　　　　　　　　　->Default number of RAM disks　　(设定Ramdisk的个数,默认是16)
　　　　　　　　　　　　->Default RAM disk size (kbytes) (设定Ramdisk的大小,默认是4096k)

　　Linux Kernel Configuration
　　　　　　->General setup
　　　　　　　　->Inital RAM filesystem and RAM disk(initramfs/initrd) support

　　如果对Ramdisk的支持已经编译进内核，我们就可以使用它了。首先在/mnt目录下创建目录ram，运行mkdir /mnt/ram；然后对/dev/ram0创建文件系统，运行mke2fs /dev/ram0；最后挂载上/dev/ram，运行mount /dev/ram0 /mnt/ram，就可以象对普通硬盘一样对它进行操作了。值得注意的是，在创建文件系统的时候，在屏幕上输出1024 inodes ，4096 blocks，即ramdisk大小为4M＝4096个块，但是我们挂载上之后，用命令df –k /dev/ram查看时，显示出来ramdisk大小只有3963K，这是由于文件系统本身占用了一些空间。(这个空间是在编译核心时就由Default RAM disk size (kbytes)确定下来)

　　我们能根据需要改变ramdisk的大小。如我们要把默认的4M增大到8M，当ramdisk是直接编译进内核的情况下，可在grub配置文件 grub.conf中加入ramdisk=8192 ,运行grub后，重启计算机后，ramdisk大小变为8M。

　　例如要设置Ramdisk的大小为8M，在grub中可以用：

　　# grub.conf -
　　default=0
　　timeout=10
　　splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
　　title Redice Linux
        root (hd0,0)
        kernel /vmlinuz ro root=LABEL=/ hdc=ide-scsi ramdisk=8192
        initrd /initrd

　　这样Ramdisk的大小就变成16M了。这个参数是Ramdisk直接编译到核心时才能使用的，如果Ramdisk编译为模块，则应该使用模块参数来设置Ramdisk的大小:

　　a、在模块加载配置文件 /etc/modules.conf中加入一行：

　　options rd rd_size=8192,

　　b、在加载rd模块是在后面加上说明,即insmod rd rd_size=8192。

　　# insmod rd rd_size=8192
  
　　编译到核心时，可以通过下面的一些核心命令行参数来配置Ramdisk:

　　ramdisk_size - ramdisk的大小(Kbytes)； 
　　ramdisk - 与ramdisk_size的作用相同； 
　　ramdisk_blocksize - ramdisk的块大小，默认情况为1024；

　　当以模块的形式译时，模块支持以下几个加载参数：

　　rd_size - 同上面的ramdisk_size或ramdisk参数； 
　　rd_blocksize - 同上面的ramdisk_blocksize； 
 
　　或者在启动是作为启动行参数ramdisk=8192；

　　创建initrd ramdisk 映像

　　上面已经提到，Ramdisk需要先格式化然后才能使用。那么，如果核心希望使用ramdisk该如何做呢？于是initrd产生了，initrd全称是 initial RAM disk ，它提供一种让核心可以简单使用Ramdisk的能力，简单的说，这些能力包括：

　　格式化一个 Ramdisk； 
　　加载文件系统内容到Ramdisk； 
　　将Ramdisk作为根文件系统；

　　我们可以将initrd形像的比作Norton Ghost备份的硬盘分区，而Linux启动阶段的Ramdisk相当于一个未格式化的硬盘分区，核心可以直接将initrd的内容释放到一个未初始化的Ramdisk里，这个过程与Ghost恢复一个分区的过程十分相似。于是，相应的内容被加载到相应的Ramdisk中，同时，这个Ramdisk也被格式化成某种由initrd格式所表达的分区格式。

　　initrd与Ghost备份的分区有许多相似之处，例如，它有一定的大小，包含分区上的文件系统格式等。initrd支持的格式包括：Ext2文件系统、Romfs文件系统、cramfs文件系统、minix文件系统、如果核心选择了Gzip支持(通常这是默认的，在init/do_mounts_rd.c中定义的BUILD_CRAMDISK宏)还可以使用Gzip压缩的initrd。相关的代码可以在核心源码 drivers/block/rd.c:identify_ramdisk_image中找到。

　　制作initrd
　
　　initrd 主要有两种格式：传统的ramdisk和cpio格式(这种格式的好处是内核原生不需要额外的文件系统支持)

　　制作initrd传统的作法是通过软盘(显然过时了，不介绍了)、ramdisk或loop设备(/dev/loop)。通过ramdisk来制作的方法比较简单(以ext2文件系统为例)：

　　通过ramdisk

　　# mkfs.ext2 /dev/ram0
　　# mount /dev/ram0 /mnt/rd
　　# cp _what_you_like_  /mnt/rd    # 把需要的文件复制过去　
　　# dd if=/dev/ram0 of=/tmp/initrd
　　# gzip -9 /tmp/initrd

　　这个过程也最能够解释initrd的本质，对于Linux来说，Ramdisk的一个块设备，而initrd是这个块设备上所有内容的“克隆”(由命令dd来完成)而生成的文件。核心中加载initrd相关的代码则用于完成将相反的过程，即将这一个文件恢复到Ramdisk中去。

　　通过loop设备来制作initrd的过程：

　　dd if=/dev/zero of=/tmp/initrd bs=1024 count=4096 # 制作一个4M的空白文件
　　losetup /dev/loop0 /tmp/initrd                    # 映射到loop设备上；
　　mkfs.ext2 /dev/loop0                              # 创建文件系统；
　　mount /dev/loop0 /mnt/rd
　　cp _what_you_like_ /mnt/rd                        # 复制需要的文件；
　　umount /mnt/rd
　　losetup -d /dev/loop0
　　gzip -9 /tmp/initrd

　　通过cpio来制作initrd的过程：

　　cd /path/to　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　#　到需要复制的文件的目录
　　find . |cpio -o -H newc |gzip -c > ../initrd.gz

　　不过，现在已经有了一些更好的工具来完成这些工作，包括genromfs(uClinux里常用的工具)，genext2fs，mkcramfs、mkinitrd等。这些工具提供了一些方便开发的新特性，例如，不需要上面烦索的过程，只要将文件复制到某个目录中，将其作为根目录，即可生成initrd；另一个重要的改进是，这些工具都可以以普通用户的身份来生成initrd。