linux 2.6内核initrd.img文件分析

linux 2.6内核initrd.img文件分析

    如果对系统进行驱动的升级或添加新硬件，此时，常会用到mkinitrd命令。而该命令其实是一个脚本，通过一系列的流程来生成系统启动需要的initrd.img文件。通过分析该文件，我们可以更清楚的知道系统启动时候加载驱动的顺序，以及修正或加入一些自定义的配置。

一、什么是initrd

        initrd 的英文含义是 boot loader initialized RAM disk，就是由 boot loader 初始化的内存盘。initrd的最初的目的是为了把kernel的启动分成两个阶段：在kernel中保留最少最基本的启动代码，然后把对各种各样硬件设备的支持以模块的方式放在initrd中，这样就在启动过程中可以从initrd中mount根文件系统中需要装载的模块。这样的一个好处就是在保持kernel不变的情况下，通过修改initrd中的内容就可以灵活的支持不同的硬件。在启动完成的最后阶段，根文件系统可以重新mount到其他设备上。

二、是否必须

        initrd.img是Linux启动过程中很重要的一个文件，如果你编译内核时将一部分功能编译为可加载模块。如果系统的一些设备的驱动编译为可加载 模，那么启动时如果没有指定INITRD=/path_to_initrd.img，那么系统启动或者会失败，或者启动后会有设备无法使用（像网卡或者其 它设备）。如果没指定initrd.img或者指定的initrd.img中并没有包含正确的驱动模块，则系统启动时会挂起，并报告"kernel panic: VFS: Unable to mount root fs on 08:06"的错误。
       initrd文件不是必须的，当需要具有适应在不同的硬件环境下使用的要求，那使用initrd会更方便。我们常在编译核心的使用，使用make menuconfig，其中对某些而外的驱动，是可以选择以模块编译，还是<*>直接编译到核心里面。例如ext3文件系统驱动，如果核心需要放在该文件系统上，可以有两个方法：
引用

1、把其全都编译到内核中，则只需要一个内核文件系统即可启动；
2、把其编译为模块，然后通过initrd虚拟的内存系统加载；

也就是说由于initrd会在内存虚拟一个文件系统，然后可以根据不同的硬件加载不同的驱动，而不需要重新编译整个核心。所以，大部分的发行版都会通过这种方式对驱动进行加载。

三、版本

       根据核心版本的不同，initrd文件有两种格式：image和cpio。2.4核心只使用image格式，而2.6核心可同时支持两种格式。它们不单格式不一样，而且运作的机制和流程也完全不同，甚至制作方法也不一样。

四、2.6核心用initrd

1、格式
      2.6核心可以支持image格式，但更多的时候使用的是cpio格式。其核心文件不再是/linuxrc，而是/init。
2、解压
     以红旗6.0使用的核心版本为例：

[root@localhost test]# ls
initrd-2.6.9-11.19AX.img
[root@localhost test]# file initrd-2.6.9-11.19AX.img
initrd-2.6.9-11.19AX.img: gzip compressed data, from Unix, max compression

可以这样来识别格式：

[root@localhost test]# gzip -dc initrd-2.6.9-11.19AX.img > new.img
[root@localhost test]# file new.img
new.img: ASCII cpio archive (SVR4 with no CRC)

创建一个新目录，然后解压出来：
[root@localhost test]# mkdir new

[root@localhost test]# cd new/
[root@localhost new]# gzip -dc ../initrd-2.6.9-11.19AX.img | cpio -idvm

也可以这样运行命令：

[root@localhost new]# zcat ../initrd-2.6.9-11.19AX.img |cpio -idvm

内容：

[root@localhost new]# ll -R
.:
total 36
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 30 16:55 bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 30 16:55 dev
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Sep 30 16:55 etc
-rwxr-xr-x 1 root root 725 Jun 29 17:35 init <== 一个nash脚本
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 30 16:55 lib
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 29 17:35 loopfs
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 29 17:35 proc
lrwxrwxrwx 1 root root 3 Sep 30 16:54 sbin -> bin
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 29 17:35 sys
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jun 29 17:35 sysroot

./bin:
total 592
lrwxrwxrwx 1 root root 10 Sep 30 16:55 hotplug -> /sbin/nash
-rwxr-xr-x 1 root root 12904 Jun 29 17:35 insmod <== 插入模块
lrwxrwxrwx 1 root root 10 Sep 30 16:55 modprobe -> /sbin/nash
-rwxr-xr-x 1 root root 38184 Jun 29 17:35 nash <== 一个小型解释器
-rwxr-xr-x 1 root root 541716 Jun 29 17:35 udev
lrwxrwxrwx 1 root root 4 Sep 30 16:54 udevstart -> udev

./dev: <== 一些必要的设备文件
total 0
crw-r--r-- 1 root root 5, 1 Jun 29 17:35 console
crw-r--r-- 1 root root 1, 3 Jun 29 17:35 null
brw-r--r-- 1 root root 1, 1 Jun 29 17:35 ram
crw-r--r-- 1 root root 4, 0 Jun 29 17:35 systty
crw-r--r-- 1 root root 4, 1 Jun 29 17:35 tty1
crw-r--r-- 1 root root 4, 2 Jun 29 17:35 tty2
crw-r--r-- 1 root root 4, 3 Jun 29 17:35 tty3
crw-r--r-- 1 root root 4, 4 Jun 29 17:35 tty4

./etc:
total 4
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 30 16:55 udev

./etc/udev: <== udev配置文件
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 1128 Jun 29 17:35 udev.conf

./lib: <== 启动时加载的模块
total 236
-rwxr--r-- 1 root root 139452 Aug 5 2005 ext3.ko
-rwxr--r-- 1 root root 89648 Aug 5 2005 jbd.ko

./loopfs:
total 0

./proc:
total 0

./sys:
total 0

./sysroot:
total 0

3、执行脚本

[root@localhost new]# cat init
#!/bin/nash

mount -t proc /proc /proc
setquiet
echo Mounted /proc filesystem
echo Mounting sysfs
mount -t sysfs none /sys
echo Creating /dev
mount -o mode=0755 -t tmpfs none /dev
mknod /dev/console c 5 1
mknod /dev/null c 1 3
mknod /dev/zero c 1 5
mkdir /dev/pts
mkdir /dev/shm
echo Starting udev
/sbin/udevstart
echo -n "/sbin/hotplug" > /proc/sys/kernel/hotplug
echo "Loading jbd.ko module"
insmod /lib/jbd.ko
echo "Loading ext3.ko module"
insmod /lib/ext3.ko
/sbin/udevstart
echo Creating root device
mkrootdev /dev/root
umount /sys
echo Mounting root filesystem
mount -o defaults --ro -t ext3 /dev/root /sysroot
mount -t tmpfs --bind /dev /sysroot/dev
echo Switching to new root
switchroot /sysroot
umount /initrd/dev

4、执行流程

1）boot loader 把内核以及 initrd 文件加载到内存的特定位置。
2）内核判断initrd的文件格式，如果是cpio格式。
3）将initrd的内容释放到rootfs中。
4）执行initrd中的/init文件，执行到这一点，内核的工作全部结束，完全交给/init文件处理。

正式由于cpio格式带来的便利，我们要修改和增加自定义的脚本和驱动都变得简单很多，一般只需要对init脚本和/lib添加即可。
5、生成新initrd文件

[root@localhost new]# find ./ | cpio -c -o > ../initrd-2.6.9-11.19AX.new.img
1617 blocks
[root@localhost new]# cd ..
[root@localhost test]# gzip -9 initrd-2.6.9-11.19AX.new.img
[root@localhost test]# mv initrd-2.6.9-11.19AX.new.img.gz initrd-2.6.9-11.19AX.new.img
[root@localhost test]# cp initrd-2.6.9-11.19AX.new.img /boot/

最后，修改grub即可。若在2.6核心上使用image的initrd文件，处理的流程只是在开始会增加一个判断的步骤，后续是和在2.4上执行的过程是一样的。
五、对比

     可以看到，使用cpio格式的处理是非常方便和简洁的。但就是因为制作cpio，以及启动对cpio的处理更直接，目前新发行版的initrd都 以cpio格式为多。