rk3188--3.initramfs_data.cpio的生成及使用

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本文深入探讨了Linux内核初始化ramfs的过程，重点关注了initramfs_data.cpio的生成与链接机制。从Makefile控制流程、脚本gen_initramfs_list.sh的执行，到gen_init_cpio的解析与cpio文件的生成，再到usr目录下initramfs_data.cpio的编译进内核的具体步骤。详细解析了如何通过特定的脚本与命令，将用户指定的目录结构压缩成cpio文件，并最终将其链接至内核中，为系统启动提供初始文件系统支持。

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一. usr目录下initramfs_data.cpio的生成过程
1.1 Makefile中 控制整个流程
在usr/Makefile中

cmd_initfs = $(initramfs) -o $@ $(ramfs-args) $(ramfs-input)
$(obj)/initramfs_data.cpio$(suffix_y): $(obj)/gen_init_cpio $(deps_initramfs) klibcdirs
$(Q)$(initramfs) -l $(ramfs-input) > $(obj)/.initramfs_data.cpio.d //a.
$(call if_changed,initfs) //b.

a.这条命令展开
    /bin/bash /rk/rk3188/kernel/scripts/gen_initramfs_list.sh -l -d > usr/.initramfs_data.cpio.d
    作用:   (没有什么实际的作用)
       在文件usr/.initramfs_data.cpio.d中写入
            deps_initramfs := /rk/rk3188/kernel/scripts/gen_initramfs_list.sh \
b. 就是执行cmd_initfs
    /bin/bash /rk/rk3188/kernel/scripts/gen_initramfs_list.sh -o usr/initramfs_data.cpio   -d
    作用:
           调用脚本 gen_initramfs_list.sh -o是生成的文件 -d是打印目录
1.2分析脚本gen_initramfs_list.sh
Makefile中的调用:
    /bin/bash /rk/rk3188/kernel/scripts/gen_initramfs_list.sh -o usr/initramfs_data.cpio   -d

#!/bin/sh
set -e
default_initramfs() { //将默认的目录文件列表写入到临时的cpiolist中
cat <<-EOF >> ${output}
# This is a very simple, default initramfs
dir /dev 0755 0 0
nod /dev/console 0600 0 0 c 5 1
dir /root 0700 0 0
# file /kinit usr/kinit/kinit 0755 0 0
# slink /init kinit 0755 0 0
EOF
}
arg="$1"
case "$arg" in
"-o") # generate compressed cpio image named $1
shift
output_file="$1" //output_file= usr/initramfs_data.cpio
cpio_list="$(mktemp ${TMPDIR:-/tmp}/cpiolist.XXXXXX)" //生成临时的cpiolist文件名
output=${cpio_list}
echo "$output_file" | grep -q "\.cpio$" && compr="cat" //如果output_file中有cpio字样
shift //compr=cat
;;
esac
while [ $# -gt 0 ]; do
arg="$1"
shift
case "$arg" in
"-d") //生成默认initramfs的目录文件列表
default_list="$arg"
default_initramfs
;;
esac
done
if [ ! -z ${output_file} ]; then
if [ -z ${cpio_file} ]; then
cpio_tfile="$(mktemp ${TMPDIR:-/tmp}/cpiofile.XXXXXX)" //生成临时的cpio文件名
#usr/gen_init_cpio /tmp/cpiolist.hWjXZa > /tmp/cpiofile.c6tWD2
usr/gen_init_cpio ${cpio_list} > ${cpio_tfile} //按照cpiolist的内容生成cpio文件
fi
rm ${cpio_list}
if [ "${is_cpio_compressed}" = "compressed" ]; then
cat ${cpio_tfile} > ${output_file} //不执行
else
#将临时的cpio文件,写入到正式的cpio文件中(usr/initramfs_data.cpio)
(cat ${cpio_tfile} | ${compr} - > ${output_file}) || (rm -f ${output_file} ; false)
fi
[ -z ${cpio_file} ] && rm ${cpio_tfile}
fi
exit 0

梳理一下执行流程:
    a. 生成默认的cpiolist
    b. 按照默认的cipiolist中的内容,生成/tmp/cpiofile.c6tWD
    c. 将这个/tmp/cpiofile.c6tWD复制成usr/initramfs_data.cpio
1.3分析gen_init_cpio
gen_int_cpio的调用过程:
     usr/gen_init_cpio /tmp/cpiolist.hWjXZa > /tmp/cpiofile.c6tWD2
其中/tmp/cpiolist.hWjXZa的内容如下:

# This is a very simple, default initramfs
dir /dev 0755 0 0
nod /dev/console 0600 0 0 c 5 1
dir /root 0700 0 0
# file /kinit usr/kinit/kinit 0755 0 0
# slink /init kinit 0755 0 0

在内核源码的usr目录下有个gen_init_cpio.c,编译后会生成gen_init_cpio

int main (int argc, char *argv[])
{
FILE *cpio_list;
char line[LINE_SIZE];
char *args, *type;
int ec = 0;
int line_nr = 0;
const char *filename;
default_mtime = time(NULL);
... //省略解析参数部分,因为调用时只有一个参数filename
filename = argv[optind];
FILE* cpio_list = fopen(filename, "r"); //打开cpiolist
//进行cpiolist的解析
while (fgets(line, LINE_SIZE, cpio_list)) { //每次读取一行
int type_idx;
size_t slen = strlen(line);
line_nr++;
if ('#' == *line) //跳过注释行
continue;
//分别解析出类型与文件
type = strtok(line, " \t"); //每行中" \t"以前的字符串代表类型
args = strtok(NULL, "\n"); //剩下的是文件
//调用与type相同项的函数指针,进行打包
for (type_idx = 0; file_handler_table[type_idx].type; type_idx++) {
if (! strcmp(line, file_handler_table[type_idx].type))
file_handler_table[type_idx].handler(args); //打包过程就不多说了,
break;
}
}
if (ec == 0)
cpio_trailer(); //最后加上trailer
}

rk3188--1.mkimage.sh及cpio打包过程分析:
http://blog.chinaunix.net/uid-26009923-id-4068594.html

二.将initramfs_data.cpio的编译进内核
2.1 initramfs_data.cpio的链接过程
在usr/initramfs_data.S中

//将initramfs_data.cpio放在.init.ramfs这个section中
.section .init.ramfs,"a"
__irf_start:
.incbin __stringify(INITRAMFS_IMAGE) //incbin将整个文件都包括进来
__irf_end:
//在init.ramfs.ramfs这个section中定义了size变量代表cpio文件的长度
.section .init.ramfs.info,"a"
.globl VMLINUX_SYMBOL(__initramfs_size)
VMLINUX_SYMBOL(__initramfs_size):
#ifdef CONFIG_64BIT
.quad __irf_end - __irf_start
#else
.long __irf_end - __irf_start //没有64位支持就是个long
#endif

注:上面的INITRAMFS_IMAGE 是在usr/Makefile中定义,INITRAMFS_IMAGE=usr/initramfs_data.cpio

AFLAGS_initramfs_data.o += -DINITRAMFS_IMAGE="usr/initramfs_data.cpio$(suffix_y)"

2.2 在内核的链接脚本中
在arch/arm/kernel/vmlinux.lds中定义了section .init.ramfs 和.init.ramfs.info

. = ALIGN(4); __initramfs_start = .; *(.init.ramfs) . = ALIGN(8); *(.init.ramfs.info)

这样就把initramfs_data.cpio链接进kernel了,
__initramfs_start是initramfs_data.cpio在内存中的首地址, __initramfs_size是initramfs_data.cpio的长度

四.initramfs_data.cpio在内核中解压缩

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