Linux系统之initramfs工作流程
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时间：2015年06月20日
initrd的参考文档可见：
1） Linux initial RAM disk (initrd) overview, http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-initrd/index.html
2) NTTdocomo-openstack / baremetal-initrd-builder， https://github.com/NTTdocomo-openstack/baremetal-initrd-builder
2.1, nash指令（一个文件小，内置了一些实用的指令）
2,2 挂载主要的文件系统, 并建立设备文件所需的文件系统
mount -t proc /proc /proc
mount -t sysfs /sys /sys
2.2.1，procfs映射着内存中的一个虚拟目录，用于提供硬件、进程的实时信息，会随时变动。linux为保证稳定性，不允许访问/proc下的文件，root用户也不例外。
2.2.2, sysfs也映射着内存中的一个虚拟目录，用于硬件信息的分类, sys目录的每一个文件都只有一个字符为内容来做开关的。
2.2.3, tmpfs也映射着内存中的一个虚拟目录，内存中的文件系统。想要速度快时，可以选择在内存建立tmpfs类型的文件系统，因为它都将建在内存中。
例如在内存中建立了一个tmpfs分区并挂载到/mnt/tmpfs目录 ：mount -t tmpfs -o size=50M tmpfs /mnt/tmpfs/
[root@zhanghua proc]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
tmpfs 50M 0 50M 0% /mnt/tmpfs
2.2.4, /dev/shm，它是tmpfs的一种变种，tmpfs所有的内容所放在内存中，而/dev/shm在内存与文件系统有个映射，硬盘和内存中都会有这内容。
速度快，能存大于内存的文件，但重启之后，内容会消失。
下面显示在/dev/shm中建立文件与在普通ext4文件系统建文件的速度比较：
[root@zhanghua proc]# time dd if=/dev/zero of=/dev/shm/test.file bs=1M count=100
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 0.0395221 s, 2.7 GB/s
real 0m0.075s
user 0m0.001s
sys 0m0.041s
[root@zhanghua proc]# time dd if=/dev/zero of=/bak/test.file bs=1M count=100
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 0.0647526 s, 1.6 GB/s
real 0m0.090s
user 0m0.001s
sys 0m0.066s
2.2.5，devfs, 所有的device都会在/dev目录建立一个对应的设备文件.
缺点是例如即使打印机没连在计算机上，/dev/printer文件也会存在，这样会造成在intrd阶段的设备过多，所以devfs正在被udev所取代
例如要用光驱时，需先在linux与光驱之间通过 mount /dev/cdrom /mnt/命令做关联
2.2.6, udev, udev可以放在/sys目录下，不需要将所有未使用的文件建立设备文件，不再需要major number和minor number，当硬件被加载时可执行用户设置的script。
例如，如果/dev/cdrom是被udev建立的，而非devfs，那么当光驱被拨除时，/dev/cdrom文件就会消失。
2.2.7，/proc/PID文件，第一个进程都会对应这要闰个文件
2.2.8，/proc/partitions用来表示检测到的硬盘信息, major字段表示SCSI controller的slot ID，minor字段表示分区ID。
#[root@zhanghua proc]# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
8 0 488386584 sda
8 1 82051956 sda1
2.2.9, /sys/block，块设备
＃[root@zhanghua proc]# cat /sys/block/
loop0/ loop1/ sda/ sr0/
2.2.10, /dev/pts ( pseudo terminal slave) 副虚拟终端，其目录的文件都是由ptmx(主虚拟终端）产生的，它们是父子关系。当用ssh联机到localhost本地端之后，就会在
/dev/pts目录下产生一个叫做"0"的文件，当别的console也利用ssh联到这台机器时，就会出现“1“.
[root@zhanghua proc]# ps -ef|grep ssh
hua 11186 3068 0 16:01 pts/0 00:00:00 ssh hua@localhost
hua 11195 11187 0 16:01 ? 00:00:00 sshd: hua@pts/3
如上，当一个用户以ssh登录之后，该用户就分到一个ptmx所赋予的pts资源（pts/3)，所以说ssh使用的是虚拟终端，不是真正的tty接口。telnet用的则是真正的tty接口。
2.2.11, /dev/mapper，如果使用LVM后，linux要和硬盘打交道时不再直接使用/proc/partitions下的硬盘设备，而是使用/dev/mapper下的设备再去中转。
# ls -l /dev/mapper/*
brw-rw---- 1 root disk 253, 0 jan 27 16.16 /dev/mapper/vg0-lv0
# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
8 0 17528 sda
253 0 1111 dm-0
3，建立最初所需使用的设备文件
设备文件使用mknod指令建立，mknod指令用来建立字符(character)或块（block）文件。
例：mknod /dev/tty1c41, 建立一个名为tty1的设备文件，c表示是字符文件，major=4, minor=1
4，加载相关模块
5，切入image所指示的硬盘中实体操作系统. (rescue mode是直接通过kernel加载initrd进入单纯的内存开机的虚拟操作系统)
5.1, mkrootdev -t ext4 -o defaults.ro hda1, 即nash指令会将GRUB中所设备的root=xxx中的xxx路径先建立好
5.2, mount /sysroot, 将GRUB中的root路径mount到initrd中的/sysroot下。
5.3, switchroot这个nash指令将initrd中的/sysroot文件系统切换成/rootfs，从而切换到了硬盘中的文件系统。
1） Linux initial RAM disk (initrd) overview, http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-initrd/index.html
2) NTTdocomo-openstack / baremetal-initrd-builder， https://github.com/NTTdocomo-openstack/baremetal-initrd-builder
2.1, nash指令（一个文件小，内置了一些实用的指令）
2,2 挂载主要的文件系统, 并建立设备文件所需的文件系统
mount -t proc /proc /proc
mount -t sysfs /sys /sys
2.2.1，procfs映射着内存中的一个虚拟目录，用于提供硬件、进程的实时信息，会随时变动。linux为保证稳定性，不允许访问/proc下的文件，root用户也不例外。
2.2.2, sysfs也映射着内存中的一个虚拟目录，用于硬件信息的分类, sys目录的每一个文件都只有一个字符为内容来做开关的。
2.2.3, tmpfs也映射着内存中的一个虚拟目录，内存中的文件系统。想要速度快时，可以选择在内存建立tmpfs类型的文件系统，因为它都将建在内存中。
例如在内存中建立了一个tmpfs分区并挂载到/mnt/tmpfs目录 ：mount -t tmpfs -o size=50M tmpfs /mnt/tmpfs/
[root@zhanghua proc]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
tmpfs 50M 0 50M 0% /mnt/tmpfs
2.2.4, /dev/shm，它是tmpfs的一种变种，tmpfs所有的内容所放在内存中，而/dev/shm在内存与文件系统有个映射，硬盘和内存中都会有这内容。
速度快，能存大于内存的文件，但重启之后，内容会消失。
下面显示在/dev/shm中建立文件与在普通ext4文件系统建文件的速度比较：
[root@zhanghua proc]# time dd if=/dev/zero of=/dev/shm/test.file bs=1M count=100
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 0.0395221 s, 2.7 GB/s
real 0m0.075s
user 0m0.001s
sys 0m0.041s
[root@zhanghua proc]# time dd if=/dev/zero of=/bak/test.file bs=1M count=100
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 0.0647526 s, 1.6 GB/s
real 0m0.090s
user 0m0.001s
sys 0m0.066s
2.2.5，devfs, 所有的device都会在/dev目录建立一个对应的设备文件.
缺点是例如即使打印机没连在计算机上，/dev/printer文件也会存在，这样会造成在intrd阶段的设备过多，所以devfs正在被udev所取代
例如要用光驱时，需先在linux与光驱之间通过 mount /dev/cdrom /mnt/命令做关联
2.2.6, udev, udev可以放在/sys目录下，不需要将所有未使用的文件建立设备文件，不再需要major number和minor number，当硬件被加载时可执行用户设置的script。
例如，如果/dev/cdrom是被udev建立的，而非devfs，那么当光驱被拨除时，/dev/cdrom文件就会消失。
2.2.7，/proc/PID文件，第一个进程都会对应这要闰个文件
2.2.8，/proc/partitions用来表示检测到的硬盘信息, major字段表示SCSI controller的slot ID，minor字段表示分区ID。
#[root@zhanghua proc]# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
8 0 488386584 sda
8 1 82051956 sda1
2.2.9, /sys/block，块设备
＃[root@zhanghua proc]# cat /sys/block/
loop0/ loop1/ sda/ sr0/
2.2.10, /dev/pts ( pseudo terminal slave) 副虚拟终端，其目录的文件都是由ptmx(主虚拟终端）产生的，它们是父子关系。当用ssh联机到localhost本地端之后，就会在
/dev/pts目录下产生一个叫做"0"的文件，当别的console也利用ssh联到这台机器时，就会出现“1“.
[root@zhanghua proc]# ps -ef|grep ssh
hua 11186 3068 0 16:01 pts/0 00:00:00 ssh hua@localhost
hua 11195 11187 0 16:01 ? 00:00:00 sshd: hua@pts/3
如上，当一个用户以ssh登录之后，该用户就分到一个ptmx所赋予的pts资源（pts/3)，所以说ssh使用的是虚拟终端，不是真正的tty接口。telnet用的则是真正的tty接口。
2.2.11, /dev/mapper，如果使用LVM后，linux要和硬盘打交道时不再直接使用/proc/partitions下的硬盘设备，而是使用/dev/mapper下的设备再去中转。
# ls -l /dev/mapper/*
brw-rw---- 1 root disk 253, 0 jan 27 16.16 /dev/mapper/vg0-lv0
# cat /proc/partitions
major minor #blocks name
8 0 17528 sda
253 0 1111 dm-0
3，建立最初所需使用的设备文件
设备文件使用mknod指令建立，mknod指令用来建立字符(character)或块（block）文件。
例：mknod /dev/tty1c41, 建立一个名为tty1的设备文件，c表示是字符文件，major=4, minor=1
4，加载相关模块
5，切入image所指示的硬盘中实体操作系统. (rescue mode是直接通过kernel加载initrd进入单纯的内存开机的虚拟操作系统)
5.1, mkrootdev -t ext4 -o defaults.ro hda1, 即nash指令会将GRUB中所设备的root=xxx中的xxx路径先建立好
5.2, mount /sysroot, 将GRUB中的root路径mount到initrd中的/sysroot下。
5.3, switchroot这个nash指令将initrd中的/sysroot文件系统切换成/rootfs，从而切换到了硬盘中的文件系统。
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