.. _initramfs: ======================= initramfs ======================= ``initramfs`` 是 :ref:`ramfs` 类型的启动初始文件系统，提供了Linux系统 ``init`` 进程运行前系统的预备性工作。 initramfs通常会处理挂载重要文件系统的工作(通过加载必要内核模块和驱动)，例如 ``/usr`` 或 ``/var`` 以及 ``/dev`` 。如果用户需要加密文件系统，也需要在 ``initramfs`` 提示中输入密码以挂载问系统。当文件系统挂载之后，控制权就被转给 ``init`` ，这样init进程就处理服务启动以及整个系统其他的启动过程。 Linux启动过程解析 ===================== 当Linux内核开始控制系统(通过boot loader加载)，此时内核会准备内存结构和驱动。然后内核就会将控制权转给 ``init`` 应用，这个 ``init`` 将负责系统就绪准备，最后启动所有运行服务的进程。 ``init`` 将启动必要服务，以及 ``udev`` 服务来加载准备系统检测到的设备。当 ``udev`` 加载后，此时系统剩余的文件系统可能还没有挂载好。 初始化root磁盘(initrd) ------------------------- 为了解决文件系统尚未就绪，但是内核需要访问未挂载文件系统中文件的问题，需要使用 ``initr`` ，也就是一种内存磁盘结构体( ``in-memory disk structure`` , ramdisk )，包含必要的工具以及脚本，这样就能够在 ``init`` 程序可以接管前处理挂载必要的文件系统。 Linux内核负责触发这个位于根磁盘上的设置脚本(通常命名为 ``linuxrc`` 不过实际名字不是强制的)，这个脚本负责系统准备，然后就能够切换到真实的根文件系统，并且调用 ``init`` 。 虽然 ``initrd`` 方式能够解决问题，但是存在如下缺点: - ``initrd`` 是一个成熟的(full-fledged)块设备，需要整个文件系统开销 - ``initrd`` 是一个固定大小块设备，所以: - 选择initrd不能太小，否则无法容纳所有需要的脚本 - 但是选择太大的initrd会浪费内存 由于 ``initrd`` 是一个真正的静态设备，它会消耗Linux内核中的缓存内存，并且容易受到所使用的内存和文件管理方法（例如分页）的影响，这使得initrd的内存消耗更大。 为了解决上述问题而创建了 ``initramfs`` 初始化ram文件系统 ==================== initramfs 是基于 tmpfs（一种大小灵活的内存轻量级文件系统）的初始 ram 文件系统: - 没哟使用单独的块设备(因此没有进行缓存，也就没有上述 ``initrd`` 的开销) - 和 ``initrd`` 一样， ``initramfs`` 包哈了init挂载文件系统的所有工具和脚本 - initramfs的内容是通过创建 cpio 归档来制作的: - cpio是类似tar的文件归档程序，选择cpio的原因是cpio更容易实现，并且支持tar当时不支持的设备文件。 - 所有文件、工具、库、配置文件都放入cpio归档中，然后使用gzip压缩后与内核一起存储 - 引导加载程序在引导时会把initrafms的上述归档文件传递给内核，此时Linux内核就会创建一个 ``tmpfs`` 文件系统，并提取 ``initramfs`` 归档内容，然后启动位于该tmpfs文件系统根目录中的 ``init`` 脚本 - 最后该脚本会挂载真正的根文件系统(通过加载附加模块以及加密抽象层等)以及重要的其他文件系统(如 /usr 和 /var) - 一旦安装了根文件系统和其他重要文件系统， ``initramfs`` 中的 ``init`` 脚本就会将根切换到真正的根文件系统，并最终调用该系统上的 ``/sbin/init`` 二进制文件以便继续引导过程。 创建initramfs ================ **创建initramfs之前，需要了解哪些是启动系统必要的驱动，脚本以及工具。** 举例，如果系统使用了 :ref:`linux_lvm` ，就需要在 ``initramfs`` 中添加 ``LVM`` 工具；如果系统使用了 :ref:`linux_software_raid` ，就应该在 ``initramfs`` 中加入 ``mdadm`` 工具；依次类推，对于 :ref:`zfs` 和 :ref:`btrfs` 也需要对应的工具。 一些自动化工具可以帮助创建 ``initramfs`` ，通常可以使用 :ref:`dracut` 和 :ref:`gentoo_genkernel` 。 在创建了 ``initramfs`` 镜像之后，需要修订 GRUB ( :ref:`gentoo_grub` / :ref:`ubuntu_grub` / :ref:`grubby` )，通知内核使用 ``initramfs`` ，配置举例如下: .. literalinclude:: ../../linux/gentoo_linux/gentoo_grub/grub.cfg :caption: Gentoo Linux ``mkconfig`` 生成配置片段举例 :emphasize-lines: 12,14 使用genkernel -------------------- :ref:`gentoo_genkernel` 是 :ref:`gentoo_linux` 发行版特有的内核构建工具，可以使用 :ref:`genkernel_initramfs` : .. literalinclude:: ../../linux/gentoo_linux/gentoo_genkernel/genkernel_initramfs :caption: 使用 ``genkernel`` 工具构建 :ref:`initramfs` :ref:`gentoo_genkernel` 工具默认是期望内核和 ``initramfs`` 都由 ``genkernel`` 工具生成，所以不建议采用内核由其他方法构建，而 ``initramfs`` 由 ``genkernel`` 构建(虽然也可能工作)。 此外 ``genkernel`` 提供了一些参数可以增加一些驱动支持到 ``initramfs`` : - ``--firmware`` 添加系统中找到的firmware - ``--gpg`` 添加GnuPG支持 - ``--iscsi`` 添加iSCSI支持 - ``--lvm`` 添加 :ref:`linux_lvm` 支持 - ``--mdadm`` 添加 :ref:`linux_software_raid` 支持 - ``--multipath`` 添加用于SAN存储的multiple I/O访问支持 - ``-zfs`` 添加 :ref:`zfs` 支持 使用dracut ============== :ref:`dracut` 工具是用于管理 ``initramfs`` 文件常用软件: .. _lsinitramfs: lsinitramfs ============== 参考 ===== - `gentoo linux wiki: initramfs `_ - `gentoo linux wiki: Initramfs - make your own `_ - `gentoo linux wiki: Initramfs/Guide `_ - `Debian Linux Kernel Handbook / Chapter 7. Managing the initial ramfs (initramfs) archive `_ - `What’s the Difference Between initrd and initramfs? `_ - `How to uncompress and list an initramfs content on Linux `_ - `Ramfs, rootfs and initramfs `_