Linux┊詳解Linux Initrd

 在Linux作業系統中，有一項特殊的功能——初始化記憶體盤INITRD(INITial Ram Disk)技術，而且核心支援壓縮的檔案系統映像。有了這兩項功能，我們可以讓Linux系統從小的初始化記憶體盤啟動，並把系統記憶體的一部分作為根檔案系統掛載。

　　Ramdisk就是將記憶體的一部分分配為一個分區並作為硬碟來使用。對於系統運行時不斷使用的程式，將它們放在Ramdisk中將加快電腦的操作，如大資料量的網路伺服器、無盤工作站等。為了能夠使用Ramdisk，我們在編譯核心時須將block device中的Ramdisk支援選上，它下面還有兩個選項，一個是設定Ramdisk的大小，預設是4096k；另一個是設定預設個數。如果要使用initrd，還得選上的支援。它既可以直接編譯進核心，也可以編譯成模組，在需要的時候載入。我們由於在啟動時就用它，所以必須將它直接編譯進核心。

　　下面是2.6核心對模組選擇路徑：

　　Linux Kernel Configuration
　　　　　　-> Device Drivers
　　　　　　　　->Block devices
　　　　　　　　　　->RAM block device support
　　　　　　　　　　　　->Default number of RAM disks　　(設定Ramdisk的個數,預設是16)
　　　　　　　　　　　　->Default RAM disk size (kbytes) (設定Ramdisk的大小,預設是4096k)

　　Linux Kernel Configuration
　　　　　　->General setup
　　　　　　　　->Inital RAM filesystem and RAM disk(initramfs/initrd) support

　　如果對Ramdisk的支援已經編譯進核心，我們就可以使用它了。首先在/mnt目錄下建立目錄ram，運行mkdir /mnt/ram；然後對/dev/ram0建立檔案系統，運行mke2fs /dev/ram0；最後掛載上/dev/ram，運行mount /dev/ram0 /mnt/ram，就可以象對普通硬碟一樣對它進行操作了。值得注意的是，在建立檔案系統的時候，在螢幕上輸出1024 inodes ，4096 blocks，即ramdisk大小為4M＝4096個塊，但是我們掛載上之後，用命令df –k
/dev/ram查看時，顯示出來ramdisk大小隻有3963K，這是由於檔案系統本身佔用了一些空間。(這個空間是在編譯核心時就由Default RAM disk size (kbytes)確定下來)

　　我們能根據需要改變ramdisk的大小。如我們要把預設的4M增大到8M，當ramdisk是直接編譯進核心的情況下，可在grub設定檔 grub.conf中加入ramdisk=8192 ,運行grub後，重啟電腦後，ramdisk大小變為8M。

　　例如要設定Ramdisk的大小為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

　　這樣Ramdisk的大小就變成16M了。這個參數是Ramdisk直接編譯到核心時才能使用的，如果Ramdisk編譯為模組，則應該使用模組參數來設定Ramdisk的大小:

　　a、在模組載入設定檔 /etc/modules.conf中加入一行：

　　options rd rd_size=8192,

　　b、在載入rd模組是在後面加上說明,即insmod rd rd_size=8192。

　　# insmod rd rd_size=8192
 
　　編譯到核心時，可以通過下面的一些核心命令列參數來配置Ramdisk:

　　ramdisk_size – ramdisk的大小(Kbytes)；
　　ramdisk – 與ramdisk_size的作用相同；
　　ramdisk_blocksize – ramdisk的塊大小，預設情況為1024；

　　當以模組的形式譯時，模組支援以下幾個載入參數：

　　rd_size – 同上面的ramdisk_size或ramdisk參數；
　　rd_blocksize – 同上面的ramdisk_blocksize；
 
　　或者在啟動是作為啟動行參數ramdisk=8192；

　　建立initrd ramdisk 映像

　　上面已經提到，Ramdisk需要先格式化然後才能使用。那麼，如果核心希望使用ramdisk該如何做呢？於是initrd產生了，initrd全稱是 initial RAM disk ，它提供一種讓核心可以簡單使用Ramdisk的能力，簡單的說，這些能力包括：

　　格式化一個 Ramdisk；
　　負載檔案系統內容到Ramdisk；
　　將Ramdisk作為根檔案系統；

　　我們可以將initrd形像的比作Norton Ghost備份的硬碟分區，而Linux啟動階段的Ramdisk相當於一個未格式化的硬碟分區，核心可以直接將initrd的內容釋放到一個未初始化的Ramdisk裡，這個過程與Ghost恢複一個分區的過程十分相似。於是，相應的內容被載入到相應的Ramdisk中，同時，這個Ramdisk也被格式化成某種由initrd格式所表達的分區格式。

　　initrd與Ghost備份的分區有許多相似之處，例如，它有一定的大小，包含分區上的檔案系統格式等。initrd支援的格式包括：Ext2檔案系統、Romfs檔案系統、cramfs檔案系統、minix檔案系統、如果核心選擇了Gzip支援(通常這是預設的，在init/do_mounts_rd.c中定義的BUILD_CRAMDISK宏)還可以使用Gzip壓縮的initrd。相關的代碼可以在核心源碼 drivers/block/rd.c:identify_ramdisk_image中找到。

　　製作initrd
　
　　initrd 主要有兩種格式：傳統的ramdisk和cpio格式(這種格式的好處是核心原生不需要額外的檔案系統支援)

　　製作initrd傳統的作法是通過磁碟片(顯然過時了，不介紹了)、ramdisk或loop裝置(/dev/loop)。通過ramdisk來製作的方法比較簡單(以ext2檔案系統為例)：

　　通過ramdisk

　　# mkfs.ext2 /dev/ram0
　　# mount /dev/ram0 /mnt/rd
　　# cp _what_you_like_  /mnt/rd    # 把需要的檔案複製過去　
　　# dd if=/dev/ram0 of=/tmp/initrd
　　# gzip -9 /tmp/initrd

　　這個過程也最能夠解釋initrd的本質，對於Linux來說，Ramdisk的一個塊裝置，而initrd是這個塊裝置上所有內容的“複製”(由命令dd來完成)而產生的檔案。核心中載入initrd相關的代碼則用於完成將相反的過程，即將這一個檔案恢複到Ramdisk中去。

　　通過loop裝置來製作initrd的過程：

　　dd if=/dev/zero of=/tmp/initrd bs=1024 count=4096 # 製作一個4M的空白檔案
　　losetup /dev/loop0 /tmp/initrd                    # 映射到loop裝置上；
　　mkfs.ext2 /dev/loop0                              # 建立檔案系統；
　　mount /dev/loop0 /mnt/rd
　　cp _what_you_like_ /mnt/rd                        # 複製需要的檔案；
　　umount /mnt/rd
　　losetup -d /dev/loop0
　　gzip -9 /tmp/initrd

　　通過cpio來製作initrd的過程：

　　cd /path/to　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　#　到需要複製的檔案的目錄
　　find . |cpio -o -H newc |gzip -c > ../initrd.gz

　　不過，現在已經有了一些更好的工具來完成這些工作，包括genromfs(uClinux裡常用的工具)，genext2fs，mkcramfs、mkinitrd等。這些工具提供了一些方便開發的新特性，例如，不需要上面煩索的過程，只要將檔案複製到某個目錄中，將其作為根目錄，即可產生initrd；另一個重要的改進是，這些工具都可以以普通使用者的身份來產生initrd。