【内核】Linux内核Initrd机制解析，内核更新步骤，grub配置说明

什么是Initrd

initrd的英文含义是 boot loader initialized RAM disk，就是由boot loader初始化的内存盘。在 linux内核启动前， boot loader 会将存储介质中的 initrd 文件加载到内存，内核启动时会在访问真正的根文件系统前先访问该内存中的 initrd 文件系统。

在 boot loader 配置了 initrd 的情况下，内核启动被分成了两个阶段，第一阶段先执行 initrd文件系统中的"某个文件"，完成加载驱动模块等任务，第二阶段才会执行真正的根文件系统中的 /sbin/init 进程。

这里提到的"某个文件"，Linux2.6 内核会同以前版本内核的不同，所以这里暂时使用了"某个文件"这个称呼，后面会详细讲到。

第一阶段启动的目的是为第二阶段的启动扫清一切障碍，最主要的是加载根文件系统存储介质的驱动模块。为了在内核启动之后能够判断哪些硬件驱动需要加载，哪些不需要，文件系统有没有问题等，最终使得根分区能顺利加载。我们知道根文件系统可以存储在包括IDE、SCSI、USB在内的多种介质上，如果将这些设备的驱动都编译进内核，可以想象内核会多么庞大、臃肿。

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Initrd的用途

1.linux 发行版的必备部件

linux 发行版必须适应各种不同的硬件架构，将所有的驱动编译进内核是不现实的，initrd技术是解决该问题的关键技术,Linux发行版在内核中只编译了基本的硬件驱动，在安装过程中通过检测系统硬件，生成包含安装系统硬件驱动的initrd，无非是一种即可行又灵活的解决方案。

2.livecd 的必备部件

同linux发行版相比livecd可能会面对更加复杂的硬件环境，所以也必须使用initrd。

3.制作 Linux usb 启动盘必须使用 initrd

usb 设备是启动比较慢的设备，从驱动加载到设备真正可用大概需要几秒钟时间。如果将usb驱动编译进内核，内核通常不能成功访问usb设备中的文件系统。因为在内核访问usb设备时，usb设备通常没有初始化完毕。所以常规的做法是，在 initrd 中加载usb驱动，然后休眠几秒中，等待usb设备初始化完毕后再挂载usb设备中的文件系统。

4.在linuxrc脚本中可以很方便地启用个性化bootsplash。

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Linux2.4内核对Initrd的处理流程

为了清晰的了解Linux2.6内核initrd机制的变化，在介绍Linux2.6内核initrd之前，先对linux2.4内核的initrd进行一个简单的介绍。Linux2.4内核的initrd的格式是文件系统镜像文件，本文将其称为image-initrd，以区别后面介绍的linux2.6内核的cpio格式的initrd。

linux2.4内核对initrd的处理流程如下：

1.boot loader把内核以及/dev/initrd的内容加载到内存，/dev/initrd是由boot loader初始化的设备，存储着initrd。

2.在内核初始化过程中，内核把/dev/initrd设备的内容解压缩并拷贝到/dev/ram0设备上。

3.内核以可读写的方式把/dev/ram0设备挂载为原始的根文件系统。

4.如果/dev/ram0被指定为真正的根文件系统，那么内核跳至最后一步正常启动。

5.执行initrd上的/linuxrc文件,linuxrc通常是一个脚本文件，负责加载内核访问根文件系统必须的驱动，以及加载根文件系统。

6./linuxrc执行完毕，真正的根文件系统被挂载。

7.如果真正的根文件系统存在/initrd目录，那么/dev/ram0将从/ 移动到/initrd。否则如果/initrd目录不存在，/dev/ram0将被卸载。

8.在真正的根文件系统上进行正常启动过程，执行/sbin/init。linux2.4内核的initrd的执行是作为内核启动的一个中间阶段，也就是说initrd的/linuxrc执行以后，内核会继续执行初始化代码，我们后面会看到这是linux2.4内核同2.6内核的initrd处理流程的一个显著区别。

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Linux2.6内核对Initrd的处理流程

linux2.6内核支持两种格式的initrd，一种是前面第3部分介绍的linux2.4内核那种传统格式的文件系统镜像－image-initrd，它的制作方法同Linux2.4内核的initrd一样，其核心文件就是/linuxrc。另外一种格式的initrd 是cpio格式的，这种格式的initrd从 linux2.5 起开始引入，使用cpio工具生成，其核心文件不再是/linuxrc，而是/init，本文将这种initrd称为cpio-initrd。

尽管linux2.6内核对cpio-initrd和image-initrd这两种格式的initrd均支持，但对其处理流程有着显著的区别，下面分别介绍linux2.6内核对这两种initrd的处理流程。

cpio-initrd 的处理流程

1．boot loader把内核以及initrd文件加载到内存的特定位置。

2．内核判断initrd的文件格式，如果是cpio格式。

3．将initrd的内容释放到rootfs中。

4．执行initrd中的/init文件，执行到这一点，内核的工作全部结束，完全交给/init文件处理。

image-initrd的处理流程

1．boot loader把内核以及initrd文件加载到内存的特定位置。

2．内核判断initrd的文件格式，如果不是cpio格式，将其作为image-initrd处理。

3．内核将initrd的内容保存在rootfs下的/initrd.image文件中。

4．内核将/initrd.image的内容读入/dev/ram0设备中，也就是读入了一个内存盘中。

5．接着内核以可读写的方式把/dev/ram0设备挂载为原始的根文件系统。

6．.如果/dev/ram0被指定为真正的根文件系统，那么内核跳至最后一步正常启动。

7．执行initrd上的/linuxrc文件，linuxrc通常是一个脚本文件，负责加载内核访问根文件系统必须的驱动，以及加载根文件系统。

8．/linuxrc执行完毕，常规根文件系统被挂载

9．如果常规根文件系统存在/initrd目录，那么/dev/ram0将从/移动到/initrd。否则如果/initrd目录不存在，/dev/ram0将被卸载。

10．在常规根文件系统上进行正常启动过程 ，执行/sbin/init。

通过上面的流程介绍可知，Linux2.6内核对image-initrd的处理流程同linux2.4内核相比并没有显著的变化，cpio-initrd的处理流程相比于image-initrd的处理流程却有很大的区别，流程非常简单。

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Linux发行版内核更新步骤

（1）进入内核目录，执行清理工作：make distclean（对于全新的内核，此步可以省略）。

（2）复制参考配置文件到内核目录下的.config。

（3）使.config生效：make menuconfig。

（4）编译内核镜像：make bzImage。

（5）编译内核模块：make modules。

（6）安装内核模块：make modules_install。

（7）制作initrd：RHEL、fedoral等使用mkinitrd，Ubuntu、Debian等使用mkinitramfs。

（8）复制initrd和内核镜像bzImage到/boot。

（9）修改grub配置文档，添加新的启动项。

（10）然后重启系统，进入grub选择从新的内核启动。

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grub配置文件说明

（1）default行，是指grub启动时默认菜单项。0表示第一项，如果是多系统可以修改此选项改变默认光标停留位置。

（2）timeout行，是指在菜单到自动启动系统前的停留时间，单位时间为sec，可以按需分配。

（3）splashimage行，指定启动菜单的背景图标，图片格式应该是xpm。

（4）hiddenmenu行，用于启动时隐藏菜单，除非在 timeout 之前按下 Esc键才能看到菜单。

（5）password行，用于定义进入 GRUB 命令模式的密码。你还可以为每个操作系统都定义一个密码，方法是把 password 命令放在 title行之后。

第25～28行为linux类，其一般格式如下。

1 2 3 4

title （......） root （hd[0-n],x） kernel （......） initrd （......）

title行，指定一个启动操作系统名称。

root行，指定相应内核镜像所在目录/boot所在的磁盘分区，hd[0-n]表示的是第几个硬盘，x则表示的是[第几个分区-1]。

kernel行，指定Linux的内核镜像所在路径。

initrd行，指定Linux的initial ramdisk所在路径