initramfs 简介,一个新的 initial RAM disks 模型
问题
通常,可用的文件系统都列在 /etc/fstab,所以 mount 可以找到它们。但 /etc/fstab 它本身就是一个文件,存在于文件系统中。找到第一个文件系统成为鸡生蛋蛋生鸡的问题,而且为了解决它,内核开发者建立内核命令列选项 root=,用来指定 root 文件系统存在于哪个设备上。
十五年前,root= 很容易解释。它可以是软盘或硬盘上的分区。如今 root 文件系统可以存在于各种不同类型的硬件(SCSI, SATA, flash MTD) ,或是由不同类型硬件所建立的 RAID 上。它的位置随着不同启动而不同,像可热插拔的 USB 设备被插到有多个 USB 孔的系统上 - 当有多个 USB 设备时,哪一个是正确的?root 文件系统也可能被压缩(如何?),被加密(用什么 keys?),或 loopback 挂载(哪里?)。它甚至可以存在外部的网络服务器,需要内核去取得 DHCP 地址,完成 DNS lookup,并登入到远程服务器(需账号及密码),全部都在内核可以找到并执行第一个 userspace 程序之前。
如今,root= 已没有足够的信息。即使将所有特殊案例的行为都放进内核也无法帮助设备列举,加密,或网络登入这些随着系统不同而不同的系统。更糟的是,替核心加入这些复杂的工作,就像是用汇编语言写 web 软件 :可以做到,但使用适当的工具会更容易完成。核心是被设计成服从命令,而不是给命令。
为了这个不断增加复杂度的工作, 核心开发者决定去寻求更好的方法来解决这整个问题。
解决方法
initramfs 的内容不需是一般功能。若给定系统的 root 文件系统存在于一个加密过的网络块设备,且网络地址、登入、加密都存在 USB 设备 "larry" (需密码方能存取)里,系统的 initramfs 可以有特殊功能的程序,它知道这些事,并使这可以运作。
对系统而言,不需要很大的 root 文件系统,也不需要寻址或切换到任何其它 root 文件系统。
这跟 initrd 有何不同?
Linux kernel 已经有方法提供 ram-based root filesystem,initrd 机制。对 2.4 及更早的 kernel 来说,initrd 仍然是唯一的方法去做这一连串的事。但 kernel 开发者选择在 2.6 实现一个新的机制是有原因的。
ramdisk vs ramfs
这些基于ram的文件系统自己改变大小以符合数据所需的大小。增加文件到 ramfs(或增大原有的文件)会自动配置更多的内存,并删除或截去文件以释放内存。在块设备及缓存间没有复制动作,因为没有实际的块设备。在缓存中的只是数据的复制。更好的是这并不是新的程序代码,而是已存在的 Linux 缓存程序代码新的应用,这表示它几乎没有增加大小,非常简单,且基于已经历测试的基础上。
initrd vs initramfs
initrd 被设计为旧的 root= 的 root 设备检测程序代码的前端,而不是取代它。它执行 /linuxrc,这被用来完成设定功能(像是登入网络,决定哪个设备含有 root 分区,或用文件做为 loopback 设备),告诉 kernel 哪个块设备含有真的 root 设备(通过写入de_t 数据到 /proc/sys/kernel/real-root-dev),且回传给 kernel,所以 kernel 可以挂载真的 root 设备及执行真的 init 程序。
这里假设“真的根设备”是块设备而不是网络共享的,同时也假设 initrd 自己不是做为真的 root 文件系统。kernel 也不会执行 /linuxrc 而做为特殊的进程(ID=1),因为这个 process ID(它有特殊的属性,像是做为唯一无法被以 kill -9 的 process) 被保留给 init,kernel 在它挂载真的 root 文件系统后会等它执行。
用 initramfs,kernel 开发者移除所有的假设。当 kernel 启动了在 initramfs 外的 /init,kernel 即做好决定并回去等待接受命令。用 initramfs,kernel 不需要关心真的 root 档案系统在哪里,而在 initramfs 的 /init 被执行为真的 init,以 PID 1。(若 initramfs 的 init 需要不干涉特别的 PID 给其它程序,它可以用 exec() 系统呼叫,就像其它人一样)
总结
译者注
- 查看initramfs的内容
- 创建initramfs
- mkinitramf
- update-initramfs
# mkinitramfs -o /boot/initrd.img 2.6.2
Note: 2.6.25是需要创建initramfs的kernel版本号,如果是给当前kernel制作initramfs,可以用uname -r查看当前的版本号。提供kernel版本号的主要目的是为了在initramfs中添加指定kernel的驱动模块。mkinitramfs会把/lib/modules/${kernel_version}/ 目录下的一些启动会用到的模块添加到initramfs中。更新当前kernel的initramfs
# update-initramfs -u
在添加模块时,initramfs tools只会添加一些必要模块,用户可以通过在/etc/initramfs-tools/modules文件中加入模块名称来指定必须添加的模块。 - mkinitcpio
- 参考链接:
# mkdir initrd
# cd intrd
# cp /boot/initrd.img initrd.img
# gunzip initrd.img
# cpio -i --make-directories < initrd.img
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