由于在很多基于 Linux 的嵌入式系统上没有硬盘，因此 initrd 也会作为这种系统上的永久根文件系统使用。清单 4 显示了如何创建一个 initrd 映像文件。我使用了一个标准的 Linux 桌面，这样您即使没有嵌入式平台，也可以按照下面的步骤来执行了。除了交叉编译，其他概念（也适用于 initrd 的构建）对于嵌入式平台都是相同的。
#!/bin/bash # Housekeeping... rm -f /tmp/ramdisk.img rm -f /tmp/ramdisk.img.gz # Ramdisk Constants RDSIZE=4000 BLKSIZE=1024 # Create an empty ramdisk image dd if=/dev/zero of=/tmp/ramdisk.img bs=$BLKSIZE count=$RDSIZE # Make it an ext2 mountable file system /sbin/mke2fs -F -m 0 -b $BLKSIZE /tmp/ramdisk.img $RDSIZE # Mount it so that we can populate mount /tmp/ramdisk.img /mnt/initrd -t ext2 -o loop=/dev/loop0 # Populate the filesystem (subdirectories) mkdir /mnt/initrd/bin mkdir /mnt/initrd/sys mkdir /mnt/initrd/dev mkdir /mnt/initrd/proc # Grab busybox and create the symbolic links pushd /mnt/initrd/bin cp /usr/local/src/busybox-1.1.1/busybox . ln -s busybox ash ln -s busybox mount ln -s busybox echo ln -s busybox ls ln -s busybox cat ln -s busybox ps ln -s busybox dmesg ln -s busybox sysctl popd # Grab the necessary dev files cp -a /dev/console /mnt/initrd/dev cp -a /dev/ramdisk /mnt/initrd/dev cp -a /dev/ram0 /mnt/initrd/dev cp -a /dev/null /mnt/initrd/dev cp -a /dev/tty1 /mnt/initrd/dev cp -a /dev/tty2 /mnt/initrd/dev # Equate sbin with bin pushd /mnt/initrd ln -s bin sbin popd # Create the init file cat >> /mnt/initrd/linuxrc << EOF #!/bin/ash echo echo "Simple initrd is active" echo mount -t proc /proc /proc mount -t sysfs none /sys /bin/ash --login EOF chmod +x /mnt/initrd/linuxrc # Finish up... umount /mnt/initrd gzip -9 /tmp/ramdisk.img cp /tmp/ramdisk.img.gz /boot/ramdisk.img.gz |
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为了创建 initrd，我们最开始创建了一个空文件，这使用了 /dev/zero（一个由零组成的码流）作为输入，并将其写入到 ramdisk.img 文件中。所生成的文件大小是 4MB（4000 个 1K 大小的块）。然后使用 mke2fs 命令在这个空文件上创建了一个 ext2（即 second extended）文件系统。现在这个文件变成了一个 ext2 格式的文件系统，我们使用 loop 设备将这个文件挂载到 /mnt/initrd 上了。在这个挂载点上，我们现在就有了一个目录，它以 ext2 文件系统的形式呈现出来，我们可以对自己的 initrd 文件进行拼装了。接下来的脚本提供了这种功能。
下一个步骤是创建构成根文件系统所需要的子目录：/bin、/sys、/dev 和 /proc。这里只列出了所需要的目录（例如没有库），但是其中包含了很多功能。
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为了可以使用根文件系统，我们使用了 BusyBox。这个工具是一个单一映像，其中包含了很多在 Linux 系统上通常可以找到的工具（例如 ash、awk、sed、insmod 等）。BusyBox 的优点是它将很多工具打包成一个文件，同时还可以共享它们的通用元素，这样可以极大地减少映像文件的大小。这对于嵌入式系统来说非常理想。将 BusyBox 映像从自己的源目录中拷贝到自己根目录下的 /bin 目录中。然后创建了很多符号链接，它们都指向 BusyBox 工具。BusyBox 会判断所调用的是哪个工具，并执行这个工具的功能。我们在这个目录中创建了几个链接来支持 init 脚本（每个命令都是一个指向 BusyBox 的链接。）
下一个步骤是创建几个特殊的设备文件。我从自己当前的 /dev 子目录中直接拷贝了这些文件，这使用了 -a 选项（归档）来保留它们的属性。
倒数第二个步骤是生成 linuxrc 文件。在内核挂载 RAM 磁盘之后，它会查找 init 文件来执行。如果没有找到 init 文件，内核就会调用 linuxrc 文件作为自己的启动脚本。我们在这个文件中实现对环境的基本设置，例如挂载 /proc 文件系统。除了 /proc 之外，我还挂载了 /sys 文件系统，并向终端打印一条消息。最后，我们调用了 ash（一个 Bourne Shell 的克隆），这样就可以与根文件系统进行交互了。linuxrc 文件然后使用 chmod 命令修改成可执行的。
最后，我们的根文件系统就完成了。我们将其卸载掉，然后使用 gzip 对其进行压缩。所生成的文件（ramdisk.img.gz）被拷贝到 /boot 子目录中，这样就可以通过 GNU GRUB 对其进行加载了。
要构建初始 RAM 磁盘，我们可以简单地调用 mkird，这样就会自动创建这个映像文件，并将其拷贝到 /boot 目录中。
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新的 initrd 映像现在已经在 /boot 目录中了，因此下一个步骤是使用默认的内核来对其进行测试。现在我们可以重新启动 Linux 系统了。在出现 GRUB 界面时，按 C 键启动 GRUB 中的命令行工具。我们现在可以与 GRUB 进行交互，从而定义要加载哪个内核和 initrd 映像文件。kernel 命令让我们可以指定内核文件，initrd 命令可以用来指定 initrd 映像文件。在定义好这些参数之后，就可以使用 boot 命令来引导内核了，如清单 5 所示。
GNU GRUB version 0.95 (638K lower / 97216K upper memory) [ Minimal BASH-like line editing is supported. For the first word, TAB lists possible command completions. Anywhere else TAB lists the possible completions of a device/filename. ESC at any time exits.] grub> kernel /bzImage-2.6.1 [Linux-bzImage, setup=0x1400, size=0x29672e] grub> initrd /ramdisk.img.gz [Linux-initrd @ 0x5f2a000, 0xb5108 bytes] grub> boot Uncompressing Linux... OK, booting the kernel. |
在内核启动之后，它会检查是否有 initrd 映像文件可用（稍后会更详细介绍），然后将其加载，并将其挂载成根文件系统。在清单 6 中我们可以看到这个 Linux 启动过程最后的样子。在启动之后，ash shell 就可以用来输入命令了。在这个例子中，我们将浏览一下根文件系统的内容，并查看一下虚拟 proc 文件系统中的内容。我们还展示了如何通过 touch 命令在文件系统中创建文件。注意所创建的第一个进程是 linuxrc（通常都是 init）。
清单 6. 使用简单的 initrd 引导 Linux 内核
... md: Autodetecting RAID arrays md: autorun md: ... autorun DONE. RAMDISK: Compressed image found at block 0 VFS: Mounted root (ext2 file system). Freeing unused kernel memory: 208k freed / $ ls bin etc linuxrc proc sys dev lib lost+found sbin / $ cat /proc/1/cmdline /bin/ash/linuxrc / $ cd bin /bin $ ls ash cat echo mount sysctl busybox dmesg ls ps /bin $ touch zfile /bin $ ls ash cat echo mount sysctl busybox dmesg ls ps zfile |
现在我们已经了解了如何构建并使用定制的初始 RAM 磁盘，本节将探索内核是如何识别 initrd 并将其作为根文件系统进行挂载的。我们将介绍启动链中的几个主要函数，并解释一下到底在进行什么操作。