initrd和initramf

initrd和initramf

boot loader装入kernel，然后kernel需要执行/sbin/init，读取这个文件就必须先mount根文件系统，早期是通过启动时的root=""参数告诉内核根文件系统在哪个设备上，随着硬件和技术的发展，现在根文件系统可能位于一个网络存储如NFS上，可能由于RAID而散布于多个设备上，可能位于一个加密设备上需要提供用户名和密码，这时root=参数就显得不够了。为了应付这种局面，先后出现两种机制来作为“boot loader装载kernel”到“真正的/sbin/init执行”这个启动过程的桥梁: initrd和initramfs  

制作两种机制的工具，简略如下所示，详细请见Michael文章

initrd：mkinitrd

initramfs  ：find . | cpio -o -H newc | gzip >initrd.img和dd if=/dev/zero of=/tmp/ramdisk.img bs=1024 count=4000

两者有类似的地方，比如都是由内核执行其上的某个程序(initrd是/linuxrc，initramfs是/init),由这个程序决定加载什么驱动以及如何装载根文件系统。  
initrd: 
ram disk是一个基于ram的块设备，因此它占据了一块固定的内存，而且事先要使用特定的工具比如mke2fs【zbh：make ext2 filesystem】格式化，还需要一个文件系统驱动来读写其上的文件。如果这个disk上的空间没有用完，这些未用的内存就浪费掉了，并且这个disk的空间固定导致容量有限，要想装入更多的文件就需要重新格式化。由于Linux的块设备缓冲特性，ram disk上的数据被拷贝到page cache(对于文件数据)和dentry cache(对于目录项)，这个也导致内存浪费。【zbh：linux块设备缓冲特性是不是开辟一块内存区域作为page cache和dentry cache，目的是加快读写速度。】  
initramfs: 
最初的想法是Linus提出的: 把cache当作文件系统装载。 他在一个叫ramfs的cache实现上加了一层很薄的封装，其它内核开发人员编写了一个改进版tmpfs， 这个文件系统上的数据可以写出到交换分区，而且可以设定一个tmpfs装载点的最大尺寸以免耗尽内存。initramfs就是tmpfs的一个应用。 优点: 
(1)tmpfs随着其中数据的增减自动增减容量。 
(2)在tmpfs和page cache/dentry cache之间没有重复数据。 
(3)tmpfs重复利用了Linux caching的代码，因此几乎没有增加内核尺寸，而caching的代码 已经经过良好测试，所以tmpfs的代码质量也有保证。 (4)不需要额外的文件系统驱动。 
另外，initrd机制被设计为旧的"root="机制的前端，而非其替代物，它假设真正的根设备是一个块设备，而且也假设了自己不是真正的根设备，这样不便将NFS等作为根文件系统，最后/linuxrc不是以PID=1执行的，因为1这个进程ID是给/sbin/init保留的。initrd机制找到真正的根设备后将其设备号写入/proc/sys/kernel/real-root-dev，然后控制转移到内核由其装载根文件系统并启动/sbin/init.initramfs则去掉了上述假设，而且/init以PID=1执行，由init装载根文件系统并用exec转到真正的/sbin/init，这样也导致一个更为干净漂亮的设计