定制自己的Linux时，Ramdisk、Initrd及根系统的制作

Linux

中的
Ramdisk

与
Initrd



Ramdisk

简介



先简单介绍一下
ramdisk

，
Ramdisk

是虚拟于
RAM

中的盘
(Disk)

。对于用户来说，可以把
RAM disk

与通常的硬盘分区（如
/dev/hda1

）同等对待来使用，例如：

redice
# mkfs.ext2 /dev/ram0mke2fs 1.38 (30-Jun-2005)Filesystem label=OS type:
LinuxBlock size=1024(log=0)Fragment size=1024 (log=0)2048 inodes, 8192
blocks409 blocks (4.99%) reserved for the super user First data block=11
block group8192 blocks per group, 8192 fragments per group2048 inodes
per group. Writing inode tables: doneWriting superblocks and filesystem
accounting information: done. This filesystem will be automatically
checked every 24 mounts or180 days, whichever comes first. Use tune2fs
-c or -i to override.

redice # mount /dev/ram0 /mnt/rdredice # ls /mnt/rdlost+foundredice

# mount/dev/hda2 on / type ext3proc on /proc type proc (rw)/dev/ram0 on /tmp/xxx type ext2 (rw)

当然，
Ramdisk

与硬盘分区有其不同的地方，例如
RAM disk

不适合作为长期保存文件的介质，掉电后
Ramdisk

的内容会随内存内容的消失而消失。
Ramdisk

的其中一个优势是它的读写速度高，可以被用作需要高速读写的文件。但在
2.6

版本后，
Ramdisk

的这一作用开始被
tmpfs(Virtual memory file system support)

取代。

回到上面的例子，我们格式化了一个
ramdisk(/dev/ram0)

并且将其
mount

到
/mnt/rd

目录下，那么这个
Ramdisk

有多大呢？先看一下：

redice # df -h /dev/ram2Filesystem

容量

已用

可用

已用
%

挂载点
/dev/ram0

7.8M
1.0K
7.4M
1% /mnt/rd

从上面的信息看出，
ramdisk

有大约
7.8M

的可用空间。我们再试一下另外的文件系统，重新格式化成
minix

分区并挂接试一下：

redice # umount /mnt/rdredice # mkfs.minix /dev/ram02752 inodes8192

blocksFirstdatazone=90 (90)

Zonesize=1024Maxsize=268966912

redice # mount /dev/ram0 /mnt/rdredice # df -h /dev/ram0Filesystem

容量

已用

可用

已用
%

挂载点
/dev/ram0

8.0M
1.0K
8.0M
1% /mnt/rd

现在看出来了，的确是
8M

（这同时说明，
EXT2

文件系统本身要占用一定的存储空间，相比之下
minix

文件系统要少些），这个空间是在编译核心时就确定下来了，在配置
Ramdisk

时，有一个叫
Default RAM disk size

的参数决定默认情况下
Ramdisk

的大小。可以通过核心命令行参数
(ramdisk_size)

来改变这个值，例如要设置
Ramdisk

的大小为
16M

，在
grub

中可以用：

# grub.conf -default=0timeout=10splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gztitle

Redice Linuxroot (hd0,0)

kernel /vmlinuz ro root=LABEL=/ hdc=ide-scsi ramdisk_size=16384

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
:

redice # insmod rd rd_size=16384

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

；

initrd


概述



上面已经提到，
Ramdisk

需要先格式化然后理能使用。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。

1)


传统方法制作
initrd



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
)

：

redice # mkfs.ext2 /dev/ram0redice

# mount /dev/ram0 /mnt/rdredice

# cp _what_you_like_
/mnt/rd

#

把需要的文件复制过去
redice # dd if=/dev/ram0 of=/tmp/initrdredice

# 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。

2)


通过
loop


设备来制作
initrd


的过程：


redice # dd if=/dev/zero of=/tmp/initrd bs=1024 count=4096 #

制作一个
4M

的空白文件

redice # losetup /dev/loop0 /tmp/initrd

#

映射到
loop

设备上；
redice # mkfs.ext2 /dev/loop0

#

创建文件系统；
redice # mount /dev/loop0 /mnt/rdredice # cp _what_you_like_ /mnt/rd

#

复制需要的文件；
redice # umount /mnt/rdredice # losetup -d /dev/loop0redice

# gzip -9 /tmp/initrd

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

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

。

文档



l

Linux

文档中关于

ramdisk

的介绍，核心目录里

Documentation/ramdisk.txt;

l

Linux

文档中关于

initrd

的介绍，核心目录

Documentation/initrd.txt;

l

Linux

文档中关于
tmpfs

的介绍，核心目录

Documentation/filesystems/tmpfs.txt;

l

How to use a Ramdisk for Linux

；

资源



l

genromfs

- genromfs is a space-efficient, small, read-only filesystem originally for Linux and used by some Linux based projects.

l

genext2fs

-
Simply, it generates an ext2 filesystem as a normal (i.e. non-root)
user. It doesn't require you to mount the image file to copy files on
it. It doesn't even require you to be the superuser to make device nodes
or set group/user ids.

l

cramfs

- cramfs is a Linux filesystem designed to be simple, small, and to
compress things well. It is used on a number of embedded systems and
small devices.

使用

ram disk


初始化（

initrd


）


initrd

提供了在
boot loader

下加载
ram disk

的方法。该
ram disk

可以被作为根文件系统挂载进来，里面的程序也可以运行。然后，新的根文件系统可以从其他设备挂载。之前的根（来自
initrd

）可以被转移到一个目录然后被卸载。

initrd

主要设计用来使系统启动于两个条件，一个是内核来自于非常小的驱动器，一个是额外的模块需要从
initrd

中加载。

本文给出
initrd

的概要描述，更具体的可以参考
[1]

。

操作



当使用
initrd,

典型的系统启动顺序如下：

1. boot loader

加载内核并初始化
ram disk

2.

内核把
initrd

转化成正常的
ram disk

并释放
initrd

使用的内存

3. initrd

作为
root

被挂载，赋予读写权限。

4. /linuxrc

被执行（这可以是任何可执行文件，如脚本，运行在
uid 0,

可以做任何初始化）。

5. linuxrc

挂载真正的根文件系统

6. linuxrc

使用
pivot_root

系统调用把根文件系统放在根目录。

7.

正常的启动序列（
/sbin/init

）在根文件系统上执行。

8. initrd

文件系统被移去。

注意，改变根目录不牵扯卸载它。挂载在
initrd

的文件系统仍然可以被访问。

启动命令选项，
initrd

添加了如下新的选项：

initrd=<path> (e.g. LOADLIN)

：加载特定的文件作为初始的
ram disk

。当使用
lilo,

你应该在
/etc/lilo.conf

中指定
ram disk

镜像文件位置，使用
INITRD

变量。

noinitrd

：
initrd

数据被保留却不转化成
ram disk

，正常的根文件系统被加载。
initrd

的数据可以

从
/dev/initrd

中读取。注意，在
initrd

中的数据可以是任意结构的，不一定要是文件系统镜像。该选项多用于调试。

注意：
/dev/initrd

是只读的，而且只能被使用一次。只要最后一个进程关闭它，所有的数据将会释放掉，而
/dev/initrd

将不再被打开。

root=/dev/ram0 (without devfs)

root=/dev/rd/0 (with devfs)

initrd

作为根文件系统被挂载，随后正常的启动顺序中，
ram disk

仍然作为
root

。

安装



首先，用于
initrd

文件系统的目录在根文件系统上被创建：

＃
mkdir /initrd

名字不是很重要。更多的可以参考
pivot_root(2)

的
man

。

在启动过程中，如果根文件系统被创建（如果你有软盘启动），那么根文件系统应该创建
/initrd

目录。

如果
initrd

没有被挂载，他里面的内容仍然可以被访问，通过以下的方法（注意，这在使用
devfs

时不可用）：

# mknod /dev/initrd b 1 250

# chmod 400 /dev/initrd

第二步，内核编译的时候必须支持
ram disk

并启动
ram disk

使能。所有从
initrd

中执行的程序必须被编译到内核中。

第三步，你必须创建
ram disk

镜像。这可以通过在块设备上创建文件系统实现，把所需的文件拷贝，然后把文件拷贝到
initrd

文件。根据最新的内核，至少三种设备可以用：

ü

软盘（慢，却随处可用）

ü

ram disk

（快，需要物理内存）

ü

loopback device

（最高档）

我将介绍
loopback device

方法：（保证
loopback device

被内核支持）

1

）创建一个空的文件系统，拥有合适的大小：

# dd if=/dev/zero of=initrd bs=300k count=1

# mke2fs -F -m0 initrd

如果空间不多，你可以用
minix fs

而不是
ext2

2

）挂载文件系统

# mount -t ext2 -o loop initrd /mnt

3

）创建控制台设备（如果用
devfs

，就没必要）

# mkdir /mnt/dev

# mknod /mnt/dev/console c 5 1

拷贝
initrd

环境需要的所有文件。不要忘掉最重要的文件
/linuxrc

。注意，
/linuxrc

必须有执行权限。

正确的
initrd

环境可以不用重启就可以通过命令行测试：

# chroot /mnt /linuxrc

4

）卸载文件系统

# umount /mnt

5

）现在
initrd

被保存在
initrd

文件中。还可以压缩他。

# gzip -9 initrd

为了试验
initrd

，你可以创建一个急救盘，只需创建
/linuxrc

到
/bin/sh

的符号链接。

你还可以试着把
initrd

更小。

6

）最后，你要启动内核并加载
initrd.

几乎所有的
boot loader

都支持
initrd.

虽然启动进程兼容老的机制，下面的启动命令行还是得给出：

root=/dev/ram0 init=/linuxrc rw

如果不使用
devfs.

或者

root=/dev/rd/0 init=/linuxrc rw

如果使用
devfs.

使用
LOADLIN,

只要执行

LOADLIN <kernel> initrd=<disk_image>

e.g. LOADLIN C:/LINUX/BZIMAGE initrd=C:/LINUX/INITRD.GZ root=/dev/ram0

init=/linuxrc rw

使用
LILO

，你添加选项
INITRD=<path>

到
/etc/lilo.conf

中，使用
APPEDN

命令即可。

image = /bzImage

initrd = /boot/initrd.gz

append = "root=/dev/ram0 init=/linuxrc rw"

然后运行
/sbin/lilo

。

对于其他的启动程序，请参考相应的文档。现在你可以启动并享受使用
initrd

的乐趣了。

（感谢作者）