Linux┊详解Linux Initrd

Category : 工作学习 / Tags : / Date : 2009.03.14 / /

  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。



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