上節講到了Linux啟動大體流程，及grub的作用，本節主要扯扯initramfs的那些事，并且通過簡單修改initramfs，將整體操作系統運行到了內存中。

　　在2.4內核中initrd為boot loader initialized RAM Disk，linux啟動前boot loader先將initrd文件解壓，并加載到內存中。boot loader加載內核后，會先運行initrd，再switch_root到真正root fs。

　　在2.6內核中將initrd升級為initramfs，與initrd相比其作用相同，但是initramfs流程更加簡潔，即解壓initramfs后，運行init腳本，所以任務交由init腳本來完成。

更多initrd與initramfs的說明可參見文獻[3]。

[3]:Linux2.6內核的Initrd機制解析http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-k26initrd/

　　initramfs的真正作用加載硬件模塊和文件系統模塊，用于切換到root device上的真正的root fs上。當然由于root fs應該支持存在于md或者dm設備上，所以在initramfs期間也會加載md和dm模塊，如果md編譯進行了內核的話，從加載的模塊中是查看不到的。

以下是通過在initramfs中的init文件中添加log，分析一個大概的開機流程，非細節。

1) 解壓并加載initramfs到內存后，當前root fs就是initramfs，所以/下所有文件都來源于initramfs。

2) 通過掛載/PRoc和/sys；mknod創建基本的設備/dev/console、/dev/null等。

3) udev規則對硬件進行掃描，加載對應模塊，創建對應設備，對于grub.conf中設置的root設備，若創建成功，則會在/dev/下創建/dev/root的鏈接指向對應真實設備。

4) 與此同時，無限循環判斷/dev/root是否已存在，若不存在，再次執行所有udev規則，嘗試是否有新硬件已準備就緒，判斷40次后（約20秒），仍未找到，則報出“no root device fonud, sleep forever”

5) 通過root device掛載真正的root fs。

6) 判斷/proc目錄是否存在，作為root fs已掛載成功的標準（此時的/proc僅僅是個空目錄）。

7) 判斷真正的root fs的init腳本是否存在，一般是/sbin/init

8) root fs已掛載到/sysroot目錄后，執行switch_root /sysroot /sbin/init。

9) switch_root命令執行后，initramfs的任務全部完成，切換到真正的root fs，開始執行/sbin/init

begin init:

Opening /proc/modules: No such file or directory

pre udev:

Module Size Used by

after udev:

Module Size Used by

sd_mod 37157 0

crc_t10dif 1507 1 sd_mod

sr_mod 16162 0

cdrom 39769 1 sr_mod

mptspi 16537 0

mptscsih 35302 1 mptspi

mptbase 91106 2 mptspi,mptscsih

scsi_transport_spi 26117 1 mptspi

pata_acpi 3667 0

ata_generic 3611 0

ata_piix 22588 0

dm_mod 76856 0

after mount root fs, before switch root:

Module Size Used by

ext4 353883 1

mbcache 7918 1 ext4

jbd2 88969 1 ext4

sd_mod 37157 2

crc_t10dif 1507 1 sd_mod

sr_mod 16162 0

cdrom 39769 1 sr_mod

mptspi 16537 1

mptscsih 35302 1 mptspi

mptbase 91106 2 mptspi,mptscsih

scsi_transport_spi 26117 1 mptspi

pata_acpi 3667 0

ata_generic 3611 0

ata_piix 22588 0

dm_mod 76856 0

1、 解壓：

-bash-4.1# file initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img: gzip compressed data, from Unix, last modified: Tue Dec 18 17:25:14 2012, max compression

# gzip文件格式，所以需要先mv為gz文件

-bash-4.1# mv initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img.gz

-bash-4.1# file initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img: ASCII cpio archive (SVR4 with no CRC)

-bash-4.1# gunzip initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img.gz

initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

#此時為cpio格式

-bash-4.1# mkdir initramfs

-bash-4.1# cd initramfs

-bash-4.1# cpio -id ../initramfs

initramfs/ initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

-bash-4.1# cpio -id < ../initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

72953 blocks

2、 壓縮：

-bash-4.1# find . | cpio -c -o > ../initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

72953 blocks

-bash-4.1# gzip ../initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

-bash-4.1# cp ../initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img.gz /boot

　　以下使用方案并未真正應用，以下純屬個人理解，供參考。

1、優點：

1) 運行速度更快。開機后，由于系統運行在內存，運行速度要更快。

2) 文件系統不會損壞。系統異常斷電，或者其它破壞操作，不會引起操作系統損壞。

3) 節省存儲介質空間。操作系統可以進行壓縮后存放在可存儲介質中（壓縮率約80%），甚至可以存放在網絡環境上，開機后，解壓再到內存。

4) 便于多臺系統統一升級升級。若系統壓縮文件存放在網絡環境上，那么文件升級，使用這個文件的任意臺設備升級過程就僅僅是重啟就可以做到。

2、缺點：

1) 開機速度略慢。由于啟動過程需要將操作系統解壓到內存，會略慢一點，約10 ~ 20秒不明顯。

2) root fs無法存儲數據。由于系統運行在內存，重啟后新存儲的丟失。因此，一般需要存儲數據的分區單獨掛載一個非易失的介質上。

3) 內存要求更大。由于內存固定部分會劃分一個ram disk，用于運行操作系統。對于操作系統就需要900M空間的應用，內存2G就不足以支撐整個系統。

4) 更新系統較麻煩。對于需要頻率更改系統的環境，若要生效，需要重新制作壓縮文件，較麻煩。

　　目前嵌入式系統大多使用此方案，應該是基于其較小的存儲空間，及無用戶寫入數據要求而決定的。（本人不是做嵌入式的，純屬個人猜測哈）

思路一：就是把整體系統做成initramfs。（未測試）

　　initramfs就是一個小文件系統，也是開機第一個加載的文件系統，所以把整體系統都做成initramfs，那么系統啟動只需要2個文件即可，一是內核vmlinux；二是initramfs。

　　也就是說在initramfs最后要切換到真正的root fs時，不切換到了，直接運行系統中的/sbin/init。

　　但是initramfs可能會達到300M（root fs900M左右），boot loader會不會需要加載很長時間？

思路二：在initramfs運行過程中，將壓縮的系統解壓并復制到內存中運行

　　在上節已說明initramfs其實就是執行一個init腳本，簡單修改腳本流程。當尋到到root device設備后，將掛載root device掛載到/sysroot修改為，掛載root device到其它掛載點，再從root device中找到之前制作的壓縮的系統文件，將文件解壓到ramdisk中，掛載ramdisk到/sysroot，再切換到真正的root fs。

　　以下僅根據思路二為基本，完成的一個簡單模型。

　　將系統文件解壓并復制到內存，那么先得將真正的root fs制作為一個系統文件，再通過initramfs的過程將其加載到內存。

1、 root fs文件ramlinux.img.gz的制作。

　　開始只將參考資料[2]中文件制作為了ramlinux.img.gz（壓縮后約80M，解壓后給不到200M），開機系統就panic，想必是應該缺少文件導致，所以，就將整個/下所有文件都制作到ramdisk.img.gz中，系統正常運行。

　　制作ramdisk.img.gz的腳本為mkrootfs.sh如下：

#!/bin/sh

rootfs="/mnt/ram"

umount $rootfs

rm -rf $rootfs

# make ram disk and mount

dd if=/dev/zero of=/dev/ram bs=1M count=900

echo y | mkfs.ext2 /dev/ram

mkdir $rootfs

mount -o loop /dev/ram $rootfs

# cp file to ram disk

pre_dir="/"

#pre_dir="/mnt/sdf1/"

# all file in dir cp to ram disk

cpdir=(bin boot cgroup etc home lib lib64 media opt sbin selinux srv usr var)

for dir_i in ${cpdir[@]}

do

echo "cp -av $pre_dir$dir_i $rootfs"

cp -av $pre_dir$dir_i $rootfs

done

# just mkdir, not cp file

mkdir=(proc sys tmp mnt root)

for dir_j in ${mkdir[@]}

do

echo "mkdir $rootfs/$dir_j"

mkdir $rootfs/$dir_j

done

# create dev device

mkdir $rootfs/dev

dev=`find /dev`

for dev_i in ${dev[@]}

do

if [ $dev_i = "/dev/ram" -o $dev_i = "/dev" ]

then

echo "find $dev_i pass........................................... "

continue

fi

echo "cp -R $dev_i $rootfs/dev"

cp -R $dev_i $rootfs/dev

done

# do ramlinux.img from ram disk

umount $rootfs

dd if=/dev/ram of=/mnt/bigspace/ramlinux.img bs=1M

gzip /mnt/bigspace/ramlinux.img

2、 initramfs加載root fs文件ramlinux.img.gz。

　　initramfs掛載真正的root fs，是通過執行initramfs的mount目錄下的*.sh來完成的，在mount目錄下加入98mount-ramdisk.sh，移除99mount-root.sh(原掛載root device到/sysroot的腳本)。由98mount-ramdisk.sh來完成系統文件的解壓，及掛載。

　　98mount-ramdisk.sh如下：

#!/bin/sh

echo "Mount root device for get img file"

mount -o defaults --rw /dev/root /mnt

echo "zcat img file to ram"

/bin/zcat /mnt/root/ramlinux.img.gz > /dev/ram

umount /mnt

echo "mount -o loop /dev/ram /sysroot"

mount -o loop /dev/ram /sysroot

echo "ls /sysroot"

/bin/ls /sysroot/

[ -d "/sysroot/proc" ] || echo "proc not exist 5555555555555555555........"

3、 完成以上步驟后，將initramfs解壓，拷貝98mount-ramdisk.sh到mount目錄下，刪除99mount-root.sh，重新生成initramfs，覆蓋/boot下的原文件，重啟即生效。

4、 其它注意。由于解壓ramlinux.img需要zcat命令，但此命令initramfs中未加入，因此，還需要從系統中拷貝zcat命令到initramfs的bin目錄下。（拷貝命令前，需要通過ldd /bin/zcat查看該命令是否有對應動態鏈接庫，如果有要一并cp-R到initramfs的對應目錄下，否則僅拷貝命令，命令是無法執行的）

5、 重啟后的系統環境：

a) 重啟后，系統從掛載信息即可看出當前系統已運行在內存中，并且touch的新文件，重啟無未保存，掛載信息如下：

-bash-4.1# df -h

Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on

/dev/sda1 886M 886M 0 100% /

tmpfs 2.0G 52M 1.9G 3% /dev/shm

/dev/sda2 146M 32M 106M 24% /var/log

(/的掛載設備應該不是/dev/sda1，應該是df命令在當前模型下顯示的問題，應該是/dev/ram，由于只是簡單模型搭建，很多配置未修改成導致。)

b) /dev/sda1是grub.conf中設置的root device，也是ramlinux.img文件真正存儲的介質。

-bash-4.1# cat /boot/grub/grub.conf

# grub.conf generated by anaconda

#

# Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file

# NOTICE: You do not have a /boot partition. This means that

# all kernel and initrd paths are relative to /, eg.

# root (hd0,0)

# kernel /boot/vmlinuz-version ro root=/dev/sda1

# initrd /boot/initrd-[generic-]version.img

#boot=/dev/sda

default=0

timeout=5

splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz

hiddenmenu

title SkySAN Storage System (2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64)

root (hd0,0)

kernel /boot/vmlinuz-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64 ro root=UUID=212c95a4-56d0-44fc-93ce-73b5f3e8cf2a rd_NO_LUKS rd_NO_LVM rd_NO_MD rd_NO_DM LANG=en_US.UTF-8 SYSFONT=latarcyrheb-sun16 KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us

initrd /boot/initramfs-2.6.32-71.el6.5.vsds.x86_64.img

　　在理解init腳本過程中，為了更深入的理解init的作用，及當前環境狀態，往往需要打印一些我們自己需要的信息，在打印到屏幕的同時，如果可能保存文件，便于多次閱讀更好。

方法如下：

logfile="/tmp/logfile"

# tee用于將輸出到屏幕的信息，同時保存文件，-a：不覆蓋文件原內容，相當于>>

echo "begin init -------------------------------------------------------" 2>&1 | tee -a $logfile

lsmod 2>&1 | tee -a $logfile

sleep 5

……

#在swith_root前，將文件拷貝到/dev/目錄下，切換到root fs后，可以保留。

cp $logfile /dev/

exec switch_root "$NEWROOT" "$INIT" $initargs

……