在Linux操作系統(tǒng)中，有一項(xiàng)特殊的功能——初始化內(nèi)存盤INITRD(INITial Ram Disk)技術(shù)，而且內(nèi)核支持壓縮的文件系統(tǒng)映像。有了這兩項(xiàng)功能，我們可以讓Linux系統(tǒng)從小的初始化內(nèi)存盤啟動(dòng)，并把系統(tǒng)內(nèi)存的一部分作為根文件系統(tǒng)掛載。

　　Ramdisk就是將內(nèi)存的一部分分配為一個(gè)分區(qū)并作為硬盤來使用。對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不斷使用的程序，將它們放在Ramdisk中將加快計(jì)算機(jī)的操作，如大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、無盤工作站等。為了能夠使用Ramdisk，我們?cè)诰幾g內(nèi)核時(shí)須將block device中的Ramdisk支持選上，它下面還有兩個(gè)選項(xiàng)，一個(gè)是設(shè)定Ramdisk的大小，默認(rèn)是4096k；另一個(gè)是設(shè)定默認(rèn)個(gè)數(shù)。如果要使用initrd，還得選上的支持。它既可以直接編譯進(jìn)內(nèi)核，也可以編譯成模塊，在需要的時(shí)候加載。我們由于在啟動(dòng)時(shí)就用它，所以必須將它直接編譯進(jìn)內(nèi)核。

什么是Initrd

? ?initrd的英文含義是 boot loader initialized RAM disk，就是由boot loader初始化的內(nèi)存盤。在 linux內(nèi)核啟動(dòng)前， boot loader 會(huì)將存儲(chǔ)介質(zhì)中的 initrd 文件加載到內(nèi)存，內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)會(huì)在訪問真正的根文件系統(tǒng)前先訪問該內(nèi)存中的 initrd 文件系統(tǒng)。

? ?在 boot loader 配置了 initrd 的情況下，內(nèi)核啟動(dòng)被分成了兩個(gè)階段，第一階段先執(zhí)行 initrd文件系統(tǒng)中的"某個(gè)文件"，完成加載驅(qū)動(dòng)模塊等任務(wù)，第二階段才會(huì)執(zhí)行真正的根文件系統(tǒng)中的 /sbin/init 進(jìn)程。

? ?這里提到的"某個(gè)文件"，Linux2.6 內(nèi)核會(huì)同以前版本內(nèi)核的不同，所以這里暫時(shí)使用了"某個(gè)文件"這個(gè)稱呼，后面會(huì)詳細(xì)講到。

? ?第一階段啟動(dòng)的目的是為第二階段的啟動(dòng)掃清一切障礙，最主要的是加載根文件系統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)模塊。為了在內(nèi)核啟動(dòng)之后能夠判斷哪些硬件驅(qū)動(dòng)需要加載，哪些不需要，文件系統(tǒng)有沒有問題等，最終使得根分區(qū)能順利加載。我們知道根文件系統(tǒng)可以存儲(chǔ)在包括IDE、SCSI、USB在內(nèi)的多種介質(zhì)上，如果將這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)都編譯進(jìn)內(nèi)核，可以想象內(nèi)核會(huì)多么龐大、臃腫。

Initrd的用途

? ?1.linux 發(fā)行版的必備部件

? ?linux 發(fā)行版必須適應(yīng)各種不同的硬件架構(gòu)，將所有的驅(qū)動(dòng)編譯進(jìn)內(nèi)核是不現(xiàn)實(shí)的，initrd技術(shù)是解決該問題的關(guān)鍵技術(shù),Linux發(fā)行版在內(nèi)核中只編譯了基本的硬件驅(qū)動(dòng)，在安裝過程中通過檢測(cè)系統(tǒng)硬件，生成包含安裝系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)的initrd，無非是一種即可行又靈活的解決方案。

? ?2.livecd 的必備部件

? ?同linux發(fā)行版相比livecd可能會(huì)面對(duì)更加復(fù)雜的硬件環(huán)境，所以也必須使用initrd。

? ?3.制作 Linux usb 啟動(dòng)盤必須使用 initrd

? ?usb 設(shè)備是啟動(dòng)比較慢的設(shè)備，從驅(qū)動(dòng)加載到設(shè)備真正可用大概需要幾秒鐘時(shí)間。如果將usb驅(qū)動(dòng)編譯進(jìn)內(nèi)核，內(nèi)核通常不能成功訪問usb設(shè)備中的文件系統(tǒng)。因?yàn)樵趦?nèi)核訪問usb設(shè)備時(shí)，usb設(shè)備通常沒有初始化完畢。所以常規(guī)的做法是，在 initrd 中加載usb驅(qū)動(dòng)，然后休眠幾秒中，等待usb設(shè)備初始化完畢后再掛載usb設(shè)備中的文件系統(tǒng)。

? ?4.在linuxrc腳本中可以很方便地啟用個(gè)性化bootsplash。

Linux2.6內(nèi)核對(duì)Initrd的處理流程

? ?linux2.6內(nèi)核支持兩種格式的initrd，一種是前面第3部分介紹的linux2.4內(nèi)核那種傳統(tǒng)格式的文件系統(tǒng)鏡像－image-initrd，它的制作方法同Linux2.4內(nèi)核的initrd一樣，其核心文件就是/linuxrc。另外一種格式的initrd 是cpio格式的，這種格式的initrd從 linux2.5 起開始引入，使用cpio工具生成，其核心文件不再是/linuxrc，而是/init，本文將這種initrd稱為cpio-initrd。

? ?盡管linux2.6內(nèi)核對(duì)cpio-initrd和image-initrd這兩種格式的initrd均支持，但對(duì)其處理流程有著顯著的區(qū)別，下面分別介紹linux2.6內(nèi)核對(duì)這兩種initrd的處理流程。

? ?cpio-initrd 的處理流程

? ?1．boot loader把內(nèi)核以及initrd文件加載到內(nèi)存的特定位置。

? ?2．內(nèi)核判斷initrd的文件格式，如果是cpio格式。

? ?3．將initrd的內(nèi)容釋放到rootfs中。

? ?4．執(zhí)行initrd中的/init文件，執(zhí)行到這一點(diǎn)，內(nèi)核的工作全部結(jié)束，完全交給/init文件處理。

? ?image-initrd的處理流程

? ?1．boot loader把內(nèi)核以及initrd文件加載到內(nèi)存的特定位置。

? ?2．內(nèi)核判斷initrd的文件格式，如果不是cpio格式，將其作為image-initrd處理。

? ?3．內(nèi)核將initrd的內(nèi)容保存在rootfs下的/initrd.image文件中。

? ?4．內(nèi)核將/initrd.image的內(nèi)容讀入/dev/ram0設(shè)備中，也就是讀入了一個(gè)內(nèi)存盤中。

? ?5．接著內(nèi)核以可讀寫的方式把/dev/ram0設(shè)備掛載為原始的根文件系統(tǒng)。

? ?6．.如果/dev/ram0被指定為真正的根文件系統(tǒng)，那么內(nèi)核跳至最后一步正常啟動(dòng)。

? ?7．執(zhí)行initrd上的/linuxrc文件，linuxrc通常是一個(gè)腳本文件，負(fù)責(zé)加載內(nèi)核訪問根文件系統(tǒng)必須的驅(qū)動(dòng)，以及加載根文件系統(tǒng)。

? ?8．/linuxrc執(zhí)行完畢，常規(guī)根文件系統(tǒng)被掛載

? ?9．如果常規(guī)根文件系統(tǒng)存在/initrd目錄，那么/dev/ram0將從/移動(dòng)到/initrd。否則如果/initrd目錄不存在，/dev/ram0將被卸載。

? ?10．在常規(guī)根文件系統(tǒng)上進(jìn)行正常啟動(dòng)過程 ，執(zhí)行/sbin/init。

通過上面的流程介紹可知，Linux2.6內(nèi)核對(duì)image-initrd的處理流程同linux2.4內(nèi)核相比并沒有顯著的變化，cpio-initrd的處理流程相比于image-initrd的處理流程卻有很大的區(qū)別，流程非常簡(jiǎn)單。

nitial RAM disk

Linux初始RAM磁盤（initrd）是在系統(tǒng)引導(dǎo)過程中掛載的一個(gè)臨時(shí)根文件系統(tǒng)，用來支持兩階段的引導(dǎo)過程。initrd文件中包含了各種可執(zhí)行程序和驅(qū)動(dòng)程序，它們可以用來掛載實(shí)際的根文件系統(tǒng)，然后再將這個(gè) initrd RAM磁盤卸載，并釋放內(nèi)存。在很多嵌入式Linux系統(tǒng)中，initrd 就是最終的根文件系統(tǒng)。本文將探索 Linux 2.6 的初始 RAM磁盤，包括如何創(chuàng)建以及如何在Linux內(nèi)核中使用。

什么是初始 RAM 磁盤

初始RAM磁盤（initrd）是在實(shí)際根文件系統(tǒng)可用之前掛載到系統(tǒng)中的一個(gè)初始根文件系統(tǒng)。initrd與內(nèi)核綁定在一起，并作為內(nèi)核引導(dǎo)過程的一部分進(jìn)行加載。內(nèi)核然后會(huì)將這個(gè) initrd文件作為其兩階段引導(dǎo)過程的一部分來加載模塊，這樣才能稍后使用真正的文件系統(tǒng)，并掛載實(shí)際的根文件系統(tǒng)。
initrd 中包含了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)所需要的目錄和可執(zhí)行程序的最小集合，例如將內(nèi)核模塊加載到內(nèi)核中所使用的 insmod 工具。
在桌面或服務(wù)器Linux 系統(tǒng)中，initrd 是一個(gè)臨時(shí)的文件系統(tǒng)。其生存周期很短，只會(huì)用作到真實(shí)文件系統(tǒng)的一個(gè)橋梁。在沒有存儲(chǔ)設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)中，initrd 是永久的根文件系統(tǒng)。本文將對(duì)這兩種情況進(jìn)行探索。

一開始我被ramdisk和initrd這兩個(gè)東西弄胡涂了，其實(shí)ramdisk只是在ram上實(shí)現(xiàn)的塊設(shè)備，initrd可以說是啟動(dòng)過程中用到的一種機(jī)制。就是在裝載linux之前，bootloader可以把一個(gè)比較小的根文件系統(tǒng)的映象裝載在內(nèi)存的某個(gè)指定位置，姑且把這段內(nèi)存稱為initrd，然后通過傳遞參數(shù)的方式告訴內(nèi)核initrd的起始地址和大小（也可以把這些參數(shù)編譯在內(nèi)核中），在啟動(dòng)階段就可以暫時(shí)的用initrd來mount根文件系統(tǒng)。initrd的最初的目的是為了把kernel的啟動(dòng)分成兩個(gè)階段：在kernel中保留最少最基本的啟動(dòng)代碼，然后把對(duì)各種各樣硬件設(shè)備的支持以模塊的方式放在initrd中，這樣就在啟動(dòng)過程中可以從initrd所mount的根文件系統(tǒng)中裝載需要的模塊。這樣的一個(gè)好處就是在保持kernel不變的情況下，通過修改initrd中的內(nèi)容就可以靈活的支持不同的硬件。在啟動(dòng)完成的最后階段，根文件系統(tǒng)可以重新mount到其他設(shè)備上，但是也可以不再重新mount（很多嵌入式系統(tǒng)就是這樣）。?initrd的具體實(shí)現(xiàn)過程是這樣的：bootloader把根文件系統(tǒng)映象裝載到內(nèi)存指定位置，把相關(guān)參數(shù)傳遞給內(nèi)核，內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)把initrd中的內(nèi)容復(fù)制到ramdisk中（ram0），把initrd占用的內(nèi)存釋放掉，在ram0上mount根文件系統(tǒng)。從這個(gè)過程可以看出，內(nèi)核需要對(duì)同時(shí)對(duì)ramdisk和initrd的支持。

initrd的最初的目的是為了把kernel的啟動(dòng)分成兩個(gè)階段：在kernel中保留最少最基本的啟動(dòng)代碼，然后把對(duì)各種各樣硬件設(shè)備的支持以模塊的方式放在initrd中，這樣就在啟動(dòng)過程中可以從initrd所mount的根文件系統(tǒng)中裝載需要的模塊。這樣的一個(gè)好處就是在保持kernel不變的情況下，通過修改initrd中的內(nèi)容就可以靈活的支持不同的硬件。在啟動(dòng)完成的最后階段，根文件系統(tǒng)可以重新mount到其他設(shè)備上。?

標(biāo)準(zhǔn)的答案是：initrd是linux在系統(tǒng)引導(dǎo)過程中使用的一個(gè)臨時(shí)的根文件系統(tǒng)，用來支持兩階段的引導(dǎo)過程。

再白話一點(diǎn)，initrd就是一個(gè)帶有根文件系統(tǒng)的虛擬RAM盤，里面包含了根目錄‘/’，以及其他的目錄，比如：bin，dev，proc，sbin，sys等linux啟動(dòng)時(shí)必須的目錄，以及在bin目錄下加入了一下必須的可執(zhí)行命令。

PC或者服務(wù)器linux內(nèi)核使用這個(gè)initrd來掛載真正的根文件系統(tǒng)，然后將此initrd從內(nèi)存中卸掉，這種情況下initrd其實(shí)就是一個(gè)過渡使用的東西。?當(dāng)然也可以不卸載這個(gè)initrd，直接將其作為根文件系統(tǒng)使用，這當(dāng)然是在沒有硬盤的情況下了，這種情況多用在沒有磁盤的超輕量級(jí)的嵌入式系統(tǒng)。?其實(shí)現(xiàn)在的大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)也是有自己的磁盤的，所以，initrd在現(xiàn)在大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)中也作過渡使用。

Initrd的引導(dǎo)過程

????‘第二階段引導(dǎo)程序’，常用的是grub將內(nèi)核解壓縮并拷貝到內(nèi)存中，然后內(nèi)核接管了CPU開始執(zhí)行，然后內(nèi)核調(diào)用init()函數(shù)，注意，此init函數(shù)并不是后來的init進(jìn)程！！！然后內(nèi)核調(diào)用函數(shù)initrd_load()來在內(nèi)存中加載initrd根文件系統(tǒng)。Initrd_load()函數(shù)又調(diào)用了一些其他的函數(shù)來為RAM磁盤分配空間，并計(jì)算CRC等操作。然后對(duì)RAM磁盤進(jìn)行解壓，并將其加載到內(nèi)存中。現(xiàn)在，內(nèi)存中就有了initrd的映象。

????然后內(nèi)核會(huì)調(diào)用mount_root()函數(shù)來創(chuàng)建真正的跟分區(qū)文件系統(tǒng)，然后調(diào)用sys_mount()函數(shù)來加載真正的根文件系統(tǒng)，然后chdir到這個(gè)真正的根文件系統(tǒng)中。

????最后，init函數(shù)調(diào)用run_init_process函數(shù)，利用execve來啟動(dòng)init進(jìn)程，從而進(jìn)入init的運(yùn)行過程。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux 下的 initrd ramdisk的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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