initrd 有什麼用?[附原理详解]

home_king

我自己顶一下，这个问题很多兄弟似乎并未搞懂。
基础性东西莫过于此，流于表面的问题即使被暂时解决了，然不能治本。

aaccdd

顶，基础性概念很重要。

简单补充两点：
1,如果没有/dev/initrd设备，用如下命令创建：
#mknod -m 400 /dev/initrd b 1 250
#chown root:disk /dev/initrd
2,要使用initrd，编译内核时必须选择以下两项：
CON-FIG_BLK_DEV_RAM=y  
CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y
当使用/dev/initrd时， RAM disk driver不能作为模块加载。

zonzi

好贴,试着加精

efan

indicated是“指定的”的意思吧~~~

kohno

我现在用2.6.7，没有initrd，/boot里也没有System.map，只有个image。一直都没问题。

Hauser

我也没有System.map。虽然有initrd但却是bootsplash的东西，似乎并非大家所说的那个initrd；我试了下注释掉grub里initrd那行，启动正常，只是没有bootsplash而已。

home_king

1.System.map是内核符号表，然而很多文档提及，它并非用于内核，换言之，内核不需要它来确定函数位置；它大多用于log工具以及调试工具。

2.不是说没有initrd就不能启动系统！
如initrd的man手册所言，如果挂载的原始文件系统也是最终的根文件系统，系统将跳过initrd处理而继续正常的初始化过程。
在2.6.x的内核源码目录中的init/main.c中，调用do_mounts.c中的prepare_namespace函数来进行userspace init，而它本身又调用do_mounts_initrd.c中的initrd_load()函数。

1. 
   
2. int __init initrd_load(void)
   
3. {
   
4.         if (mount_initrd) {
   
5.                 create_dev("/dev/ram", Root_RAM0, NULL);
   
6.                 /*
   
7.                  * Load the initrd data into /dev/ram0. Execute it as initrd
   
8.                  * unless /dev/ram0 is supposed to be our actual root device,
   
9.                  * in that case the ram disk is just set up here, and gets
   
10.                  * mounted in the normal path.
    
11.                  */
    
12.                 if (rd_load_image("/initrd.image") && [b][color=green]ROOT_DEV != Root_RAM0[/color][/b]) {
    
13.                         sys_unlink("/initrd.image");
    
14.                         handle_initrd();
    
15.                         return 1;
    
16.                 }
    
17.         }
    
18.         sys_unlink("/initrd.image");
    
19.         return 0;
    
20. }
    

复制代码

initrd自2.4.x内核以来的新咚咚，可由boot loader提供命令行配置。

home_king

home_king

再根据图示给出相关源文件的解释。

1. 
   
2. [color=green][b]/*init/do_mounts.c中的prepare_namespace函数 -- 确定系统的根文件系统*/[/b][/color]
   
3. 
   
4. void __init prepare_namespace(void)
   
5. {
   
6.         int is_floppy;
   
7. 
   
8.         mount_devfs();
   
9. 
   
10.         md_run_setup();
    
11. 
    
12.         if (saved_root_name[0]) {
    
13.                 root_device_name = saved_root_name;
    
14.                 ROOT_DEV = name_to_dev_t(root_device_name);
    
15.                 if (strncmp(root_device_name, "/dev/", 5) == 0)
    
16.                         root_device_name += 5;
    
17.         }
    
18. 
    
19.         is_floppy = MAJOR(ROOT_DEV) == FLOPPY_MAJOR;
    
20. [color=green][b]/*[color=blue][2][/color]尝试处理initrd，见下*/[/b][/color]
    
21.         if (initrd_load())
    
22.                 goto out;
    
23. [color=green][b]/*initrd_load()返回0，没有处理initrd，存在以下两种可能*/[/b][/color]
    
24. [color=green][b]/*或许已加载initrd但由于根设备是ramdisk而没有进行initrd处理，
    
25. 则rd_doload==1，[/b][/color][color=green][b]  调用rd_load_disk使用/dev/root取代上次rd_load_image中的/dev/root.old，ROOT_DEV=Root_RAM0*/[/b][/color]
    
26. [color=green][b]/*或许是没有initrd以致，则rd_doload==0，ROOT_DEV!=Root_RAM0*/[/b][/color]
    
27. [color=green][b]/*rd_doload由arch/i386/kernel/setup.c中的setup_arch函数根据boot loader的命令行参数来决定*/[/b][/color]
    
28.         if (is_floppy && rd_doload && rd_load_disk(0))
    
29.                 ROOT_DEV = Root_RAM0;
    
30. [color=green][b]/*根据ROOT_DEV挂载文件系统*/[/b][/color]
    
31. [color=green][b]/*注意橙红色标示的两个mount_root()*/[/b][/color]
    
32.         [color=orangered][b]mount_root();[/b][/color]
    
33. [color=green][b]/*无论有无经过initrd处理，最终为内核作最后chroot处理，确定系统的最终根文件系统*/[/b][/color]
    
34. out:
    
35.         umount_devfs("/dev");
    
36.         sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
    
37.         sys_chroot(".");
    
38.         security_sb_post_mountroot();
    
39.         mount_devfs_fs ();
    
40. }
    

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1. 
   
2. [color=green][b]/*init/do_mounts_initrd.c*/[/b][/color]
   
3. 
   
4. [color=green][b]/*根据boot loader的命令行参数来判断是否有initrd，如果没有mount_initrd=0，否则为1*/[/b][/color]
   
5. static int __initdata mount_initrd = 1;
   
6. 
   
7. static int __init no_initrd(char *str)
   
8. {
   
9.         mount_initrd = 0;
   
10.         return 1;
    
11. }
    
12. 
    
13. __setup("noinitrd", no_initrd);
    
14. 
    
15. [size=4][color=green][b]...[/b][/color][/size]
    
16. 
    
17. int __init initrd_load(void)
    
18. {
    
19.       [color=green][b]/*[color=blue][2][/color]如果mount_initrd=0，则跳过initrd机制，直接挂载常规的根文件系统(也就是initrd手册所说的disable two-phase system boot-up)*/[/b][/color]
    
20.         if (mount_initrd) {
    
21.                 create_dev("/dev/ram", Root_RAM0, NULL);
    
22.             [color=green][b]/*用rd_load_image函数把/initrd.image(也就是initrd的实际数据)挂载到/dev/ram0，接着判断根设备是否就是/dev/ram0*/[/b][/color]
    
23.             [color=green][b]/*如果是则跳过initrd处理，按正常流程挂载根文件系统，否则用initrd_handle函数进行initrd处理*/[/b][/color]
    
24.                 if (rd_load_image("/initrd.image") && ROOT_DEV != Root_RAM0) {
    
25.                         sys_unlink("/initrd.image");
    
26. [color=green][b]            /*[color=blue][1][/color]initrd处理函数*/[/b][/color]
    
27.                         handle_initrd();
    
28.                         return 1;
    
29.                 }
    
30.         }
    
31.         sys_unlink("/initrd.image");
    
32.         return 0;
    
33. }
    

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1. 
   
2. [color=green]/*init/do_mounts_initrd.c*/[/b][/color]
   
3. [color=green][b]/*执行linuxrc(通常是脚本，由静态链接的sh来执行)*/[/b][/color]
   
4. [color=green][b]/*linuxrc脚本的作用通常有以下这些：*/[/b][/color]
   
5. [color=green][b]/*加载所需模块(比如在虚拟机中从livecd启动就应该要加载scsi模块Buslogic.o)*/[/b][/color]
   
6. [color=green][b]/*改变/proc/sys/kernel/real-root-dev来改变随后的正常根文件系统(见handle_initrd函数)*/[/b][/color]
   
7. static int __init do_linuxrc(void * shell)
   
8. {
   
9.         static char *argv[] = { "linuxrc", NULL, };
   
10.         extern char * envp_init[];
    
11. 
    
12.         sys_close(old_fd);sys_close(root_fd);
    
13.         sys_close(0);sys_close(1);sys_close(2);
    
14.         sys_setsid();
    
15.         (void) sys_open("/dev/console",O_RDWR,0);
    
16.         (void) sys_dup(0);
    
17.         (void) sys_dup(0);
    
18.         return execve(shell, argv, envp_init);
    
19. }
    
20. [color=green][b]/*[color=blue][1][/color]核心函数handle_initrd--负责initrd的处理*/[/b][/color]
    
21. static void __init handle_initrd(void)
    
22. {
    
23.         int error;
    
24.         int i, pid;
    
25. 
    
26.         real_root_dev = new_encode_dev(ROOT_DEV);
    
27.         create_dev("/dev/root.old", Root_RAM0, NULL);
    
28.         /* mount initrd on rootfs' /root */
    
29.         mount_block_root("/dev/root.old", root_mountflags & ~MS_RDONLY);
    
30.         sys_mkdir("/old", 0700);
    
31.         root_fd = sys_open("/", 0, 0);
    
32.         old_fd = sys_open("/old", 0, 0);
    
33.         /* move initrd over / and chdir/chroot in initrd root */
    
34.         sys_chdir("/root");
    
35.         sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
    
36.         sys_chroot(".");
    
37.         mount_devfs_fs ();
    
38. 
    
39.         pid = kernel_thread(do_linuxrc, "/linuxrc", SIGCHLD);
    
40.         if (pid > 0) {
    
41.                 while (pid != sys_wait4(-1, &i, 0, 0))
    
42.                         yield();
    
43.         }
    
44. 
    
45.         /* move initrd to rootfs' /old */
    
46.         sys_fchdir(old_fd);
    
47.         sys_mount("/", ".", NULL, MS_MOVE, NULL);
    
48.         /* switch root and cwd back to / of rootfs */
    
49.         sys_fchdir(root_fd);
    
50.         sys_chroot(".");
    
51.         sys_close(old_fd);
    
52.         sys_close(root_fd);
    
53.         umount_devfs("/old/dev");
    
54. 
    
55.         if (new_decode_dev(real_root_dev) == Root_RAM0) {
    
56.                 sys_chdir("/old");
    
57.                 return;
    
58.         }
    
59. 
    
60.         ROOT_DEV = new_decode_dev(real_root_dev);
    
61.         [color=orangered][b]mount_root();[/b][/color]
    
62. 
    
63.         printk(KERN_NOTICE "Trying to move old root to /initrd ... ");
    
64.         error = sys_mount("/old", "/root/initrd", NULL, MS_MOVE, NULL);
    
65.         if (!error)
    
66.                 printk("okay\n");
    
67.         else {
    
68.                 int fd = sys_open("/dev/root.old", O_RDWR, 0);
    
69.                 printk("failed\n");
    
70.                 printk(KERN_NOTICE "Unmounting old root\n");
    
71.                 sys_umount("/old", MNT_DETACH);
    
72.                 printk(KERN_NOTICE "Trying to free ramdisk memory ... ");
    
73.                 if (fd < 0) {
    
74.                         error = fd;
    
75.                 } else {
    
76.                         error = sys_ioctl(fd, BLKFLSBUF, 0);
    
77.                         sys_close(fd);
    
78.                 }
    
79.                 printk(!error ? "okay\n" : "failed\n");
    
80.         }
    
81. }
    

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经过我在上面对initrd的源码分析(就此，我思考分析了两天:-)，相信大家对initrd的工作原理有了一个较深的理解吧。那现在略谈一下initrd的用途吧。

我个人总结，Initrd的作用有三：

1.提高系统的可移植性
把更多的内核功能条目编译成模块，不仅仅是为了减小内核体积，更重要的是面对各种不同的硬件架构，可以使用initrd中的linuxrc按需进行模块加载以驱动硬件，甚至对于CPU类型或者多处理机也可以进行手工选择内核(配合syslinux这类boot loader)

2.LIVECD(光盘上的Linux)必备的部件
现在的可启动光盘都沿用1995年制定的El Torito标准，它的启动原理在于模拟软盘启动映像，这个映像的大小一般被限制在2800KB，也就是两张软盘的大小，它包含了syslinux(也可以用isolinux，它对映像的大小要求更宽松),syslinux的配置文件，initrd.img以及内核。这时候内核的大小就必须要有约束了(当然，也有来自1MB实模式内存空间的约束)，把更多的模块压缩进initrd.img中去，可以缩小启动映像的体积。
最重要的是，linuxrc脚本对于硬盘，光驱模块的加载至关重要，因为livecd要适应尽量多的硬件架构，所以它必须能按需加载模块，这时候initrd就派上用场了。比如说，我们在vmware里运行knoppix，knoppix的linuxrc就自动加载BusLogic.o模块(通过轮换insmod来实现)。

3.在linuxrc脚本中可以很方便地启用个性化bootsplash