精通initramfs構建step by step

（一）hello world 

1、initramfs是什麼 

在2.6版本的linux內核中，都包含一個壓縮過的cpio格式

的打包文件。當內核啓動時，會從這個打包文件中導出文件到內核的rootfs文件系統，而後內核檢查rootfs中是否包含有init文件，若是有則執行

它，做爲PID爲1的第一個進程。這個init進程負責啓動系統後續的工做，包括定位、掛載「真正的」根文件系統設備（若是有的話）。若是內核沒有在

rootfs中找到init文件，則內核會按之前版本的方式定位、掛載根分區，而後執行/sbin/init程序完成系統的後續初始化工做。 

這

個壓縮過的cpio格式的打包文件就是initramfs。編譯2.6版本的linux內核時，編譯系統總會建立initramfs，而後把它與編譯好的

內核鏈接在一塊兒。內核源代碼樹中的usr目錄就是專門用於構建內核中的initramfs的，其中的initramfs_data.cpio.gz文件就

是initramfs。缺省狀況下，initramfs是空的，X86架構下的文件大小是134個字節。 

2、構建第一個initramfs：hello world 

從C語言開始，學習計算機編程語言的第一個程序幾乎都是hello world，所以咱們也構建一個最簡單的hello world式的initramfs，以說明initramfs的基本構建方法。 

initramfs的靈魂是init文件（或者叫程序，由於它會被內核第一個執行），咱們先寫一個簡單的init程序，它會在內核的console中打印出經典的hello world信息。 

hello.c： 

#include  

#include  

int main(int argc,char argv[]) 

{ 

printf("hello world, from initramfs.\n"); 

sleep(9999999); 

return 0; 

} 

其中的sleep（）函數語句是爲了不執行時內核很快打出panic的信息，並不是功能上的須要。 

接着把hello.c編譯成靜態鏈接程序： 

gcc -o hello_static -static -s hello.c 

命令行中的-s參數表示編譯後的程序不包含調試定位信息，目的是減小編譯出來的程序文件的大小。 

再建立一個initramfs的構建源文件目錄image，把hello_static程序拷入這個目錄，並更名爲init。 

在image目錄下，建立一個dev/console的設備文件，否init程序沒法在內核console中輸出信息： 

mknod -m 600 dev/console c 5 1 

注意，執行這個命令須要有root權限。 

好了，如今能夠設置內核配置參數，進行initramfs的構建了： 

在general

setup配置目錄下的initramfs

sources配置項下輸入image的路徑名，好比個人路徑就是/home/wyk/initramfs-test/image。由於咱們的init程

序是ELF格式的，因此內核須要支持ELF的可執行文件，不然啓動這個init程序會失敗。在內核的 Executable file

formats配置目錄下，選擇 kernel support for ELF

binaries，則可以使內核支持ELF格式的可執行文件。其餘內核配置參數根據實際須要設置便可，不過，爲了減小內核編譯時間，可參考這篇文章

http://linuxman.blog.ccidnet.com/blog-htm-do-showone-uid-60710-type-blog-itemid-293122.html

設置一個最簡單的內核配置。 

內核配置參數設置完成後，按常規的內核編譯方法進行編譯，initramfs就自動鏈接到編譯好的內核映像文件中了。 

3、試驗環境搭建 

試驗initramfs須要常常重啓系統，因此使用CPU模擬器是不錯的選擇。咱們能夠選用qemu，它支持直接啓動linux內核，無需在模擬器中安裝OS。從方便使用的角度考慮，咱們採用qemu launcher設置qemu的各項參數，它的安裝可參考

http://linuxman.blog.ccidnet.com/blog-htm-do-showone-uid-60710-type-blog-itemid-612280.html

。 

在qemu launcher的linux配置標籤中，打勾直接啓動linux，而後在下面的文本框中填上剛纔編譯好的內核映像文件的路徑名。由於qemu的運行還須要設置硬盤映像文件，因此還須要在左邊的配置標籤中新建一個硬盤映像文件，但實際上咱們並不使用硬盤。 

配置好qemu的參數後，點擊launcher按鈕，內核就開始在qemu中運行了。內核輸出一堆內核運行信息後，最後打出了 

hello world, from initramfs. 

哈哈，咱們構建的initramfs已經可以正常工做了！ 

（二）initramfs的前世此生 

4、什麼是rootfs和ramfs 

全部的2.6版本linux內核都有一個特殊的文件系統

rootfs，是內核啓動的初始始根文件系統，initramfs的文件會複製到rootfs。若是把initramfs比做種子，那麼rootfs就是

它生長的土壤。大部分linux系統正常運行後都會安裝另外的文件系統，而後忽略rootfs。 

rootfs是ramfs文件系統的一個特殊實例。ramfs是一種很是簡單的文件系統，是基於內存的文件系統。ramfs文件系統沒有容量大小的限制，它能夠根據須要動態增長容量。 

ramfs

直接利用了內核的磁盤高速緩存機制。全部的文件的讀寫數據都會在內存中作高速緩存（cache），當系統再次使用文件數據時，能夠直接從內存中讀寫，以提

供系統的I/O性能。高速緩存中的寫入數據會在適當的時候回寫到對應的文件系統設備（如磁盤等）中，這時它的狀態就標識爲clean，這樣系統在必要時可

以釋放掉這些內存。ramfs沒有對應文件系統設備，因此它的數據永遠都不會回寫回去，也就不會標識爲clean，所以系統也永遠不會釋放ramfs所佔

用的內存。 

由於ramfs直接使用了內核已有的磁盤高速緩存機制，因此它的實現代碼很是小。也因爲這個緣由，ramfs特性不能經過內核配置參數刪除，它是內核的自然特性。 

5、ramfs不是ramdisk 

ramdisk

是在一塊內存區域中建立的塊設備，用於存放文件系統。ramdisk的容量是固定的，不能象ramfs同樣動態增加。ramdisk須要內核的文件系統驅

動程序（如ext2）來操做其上的數據，而ramfs則是內核的自然特性，無需額外的驅動程序。ramdisk也象其餘文件系統設備同樣，須要在塊設備和

內存中的磁盤高速緩存之間複製數據，而這種數據複製實際沒必要要的。 

6、從ramfs派生的文件系統tmpfs 

ramfs

的一個缺點是它可能不停的動態增加直到耗盡系統的所有內存，因此只有root或受權用戶容許使用ramfs。爲了解決這個問題，從ramfs派生出了

tmpfs文件系統，增長了容量大小的限制，並且容許把數據寫入交換分區。因爲增長了這兩個特性，因此tmpfs容許普通用戶使用。 

關於tmpfs文件系統更多的信息，能夠看內核源碼中的 Documentation/filesystems/tmpfs.txt 文檔。 

綜上所述，initramfs是一種ramfs文件系統，在內核啓動完成後把它複製到rootfs中，做爲內核初始的根文件系統，它的任務是掛載系統真正的根文件系統。這就是initramfs的前世此生。 

（三）：busybox 

7、什麼是busybox 

busybox號稱是嵌入式Linux中的瑞士軍刀——小巧、功能齊

全。它把許多經常使用的Linux命令都集成到一個單一的可執行程序中，只用這一個可執行程序（即busybox）加上Linux內核就能夠構建一個基本的

Linux系統。busybox程序很是小巧，包含所有命令可執行文件大小也只有750多K。busybox是徹底模塊化的，能夠很容易地在編譯時增長、

刪除其中包含的命令。 

因爲busybox的這些特色，它普遍應用於LiveCD、應急修復盤、安裝盤等系統中。咱們也是以它爲基礎，構建initramfs。 

8、busybox的配置、編譯和安裝 

（1）去

http://busybox.net

去下載最新的源碼，解壓展開。 

（2）用 

make menuconfig 

命令啓動配置界面配置，配置busybox的特性、選擇要包含在busybox的命令（busybox稱爲applet）； 

也能夠用 

make defconfig 

命令作缺省配置，包含所有的applet。 

另外兩個配置命令是 

make allyesconfig——最大配置 

make allnoconfig——最小配置 

它們和make defconfig命令均可以用來做爲自定義配置的初始配置，而後再用make menuconfing命令作定製化配置。 

爲了簡單，咱們用make defconfig作缺省配置。 

（3）用 

make 

命令編譯busybox軟件。 

（4）用 

make CONFIG_PREFIX= install 

命令安裝。若是在命令行中省略CONFIG_PREFIX變量的賦值，則會安裝缺省值 ./_install 目錄下。CONFIG_PREFIX能夠在make menuconfig的配置界面中修改。 

咱們用make CONFIG_PREFIX=~/initramfs-test/image 命令把busybox安裝到initramfs的構建目錄中。 

（5）缺省配置下，busybox動態連接到glibc，因此要把它用到的動態庫複製到initramfs的構建目錄中。用ldd命令查看busybox用到了哪些動態庫文件及相應的文件路徑，而後把它們複製到相應的目錄下便可。 

咱們編譯的busybox須要向image/lib目錄下複製 

ld-linux.so.2 

libc.so.6 

libcrypt.so.1 

libm.so.6 

動態庫文件。 

9、在image下建立必要的目錄和設備文件 

（1）在imgae目錄下建立 

proc ， sys ， etc ，mnt 

四個目錄 

（2）hello world 已經建立了console 設備文件，咱們再用 

mknod -m 600 dev/null c 1 3 

命令建立另外一個基本的設備文件。 

10、試驗一下 

busybox的構建和準備工做作完了，咱們試驗一下吧： 

在image目錄下以root用戶權限—— 

（1）用 

mount -vt proc proc =proc 

mount -vt sysfs sysfs =sys 

命令安裝內核虛擬文件系統 

（2）用 

mount -v -o bind /dev dev 

命令綁定/dev的設備文件到image/dev 

（3）用 

chroot . /bin/sh 

命令進入busybox的環境。出現shell的命令提示符，能夠試着輸入幾個命令，看看執行結果。例如，輸入 fdisk -l 命令看看是否能顯示硬盤的分區。 

（四）：mini linux 

11、自動生成/dev下的設備文件 

上節用chroot方法試驗busybox時，爲了簡單，是用「綁定」的方式把主機的/dev中的設備文件映射到image目錄下的dev目錄。在initramfs上，這種方法顯然不能使用。 

生成系統的設備文件，如今一般都是用udev動態生成，而initramfs爲了作到通用，動態生成的要求是必須的。在busybox中有一個mdev命令，就是用來動態生成設備文件，填充到/dev目錄的。 

在系統啓動時，用 

mdev -s 

命令能夠根據內核的sysfs文件系統在/dev目錄中自動生成相應的設備文件。命令執行前，須要先掛載內核的proc和sysfs虛擬文件系統。 

12、初始身手 

解決了自動生成設備文件的問題後，咱們能夠試着作一個最簡單的可運行的linux系統了： 

（1）在image目錄下寫一個最簡單的init腳本。 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

/bin/sh 

（2）爲init腳本設置可執行權限，不然內核不會去執行它。 

chmod +x init 

（3）有些busybox配置中，mdev命令須要讀取/etc/mdev.conf文件，爲了不出錯信息，咱們建立一個空文件。 

touch etc/mdev.conf 

（4）在內核源碼目錄下，執行 

make 

命令，從新編譯內核，生成新的initramfs。 

好了，在QEMU模擬環境下啓動這個新的內核，系統初始化後，會進入SHELL環境。在這個SHELL環境下，試驗一些經常使用命令，看看是否能夠正常運行。 

十3、can't access tty 

上一步建立的簡單linux系統在進入SHELL環境時，會打出下面這一句出錯信息： 

/bin/sh: can't access tty; job controll off 

雖然不影響使用，但終究不夠完美。 

產

生這個錯誤的緣由是咱們的SHELL是直接運行在內核的console上的，而console是不能提供控制終端（terminal）功能的，因此必須把

SHELL運行在tty設備上，才能消除這個錯誤。解決問題的辦法是使用正規init機制，在執行SHELL前打開tty設備。 

另外，這個簡單系統的reboot、halt等命令是不起做用的，也必須經過init方式解決。 

十4、busybox的缺省init模式 

busybox支持init功能，當系統沒有/etc/inittab文件時，它有一套缺省的模式，按下面配置執行： 

::sysinit:/etc/init.d/rcS 

::askfirst:/bin/sh 

::ctrlaltdel:/sbin/reboot 

::shutdown:/sbin/swapoff -a 

::shutdown:/bin/umount -a -r 

::restart:/sbin/init 

若是busybox檢測到/dev/console不是串口控制檯，init還要執行下面的動做： 

tty2::askfirst:/bin/sh 

tty3::askfirst:/bin/sh 

tty4::askfirst:/bin/sh 

咱們試試這種模式是否能夠解決咱們的問題。 

（1）寫/etc/init.d/rcS腳本 

這個腳本實際是要執行系統的初始化操做。咱們把前面的init腳本改造一下，將最後的/bin/sh命令刪除，而後移到 etc/init.d目錄下，更名爲rcS。 

（2）initramfs不須要linuxrc，並且若是沒有init文件，內核就不認爲它是一個有效的initramfs，於是不安裝它，致使內核panic。因而，咱們在image目錄下，把busybox安裝的linuxrc更名爲init 

mv linuxrc init 

（3）從新編譯內核，生成新的initramfs 

（4）用QEMU試驗一下新編譯的內核。系統啓動後，會打出一句話「please press Enter to active this console」——感受還不錯。可是按下回車鍵後，系統依然會打出錯誤信息「-/bin/sh: 

can't access tty; job controll off 」。用tty命令看看當前的終端設備文件名： 

# tty 

/dev/console 

它仍是console，不是tty設備，因此問題沒有解決。不過，reboot和halt命令卻是能夠正常工做了。 

通過驗證，busybox的缺省init模式沒法知足咱們的要求，咱們仍是要寫inittab，定製本身的init初始化流程。 

十5、busybox的inittab文件格式說明 

要寫本身的inittab，須要理解busybox的inittab文件格式。 

busybox的inittab文件與一般的inittab不一樣，它沒有runlevel的概念，語句功能上也有限制。inittab語句的標準格式是 

::: 

各字段的含義以下 

: 

id字段與一般的inittab中的含義不一樣，它表明的是這個語句中process執行所在的tty設備，內容就是/dev目錄中tty設備的文件名。因爲是運行process的tty設備的文件名，因此也不能象一般的inittab那樣要求每條語句id的值惟一。 

: 

busybox不支持runlevel，因此此字段徹底被忽略。 

: 

爲下列這些值之一： 

sysinit, respawn, askfirst, wait,once, restart, ctrlaltdel, shutdown 

其

含義與一般的inittab的定義相同。特別提一下askfirst，它的含義與respawn相同，只是在運行process前，會打出一句話

「please press Enter to active this console」，而後等用戶在終端上敲入回車鍵後才運行process。 

： 

指定要運行的process的命令行。 

十6、寫mini linux的inittab 

理解了busybox的inittab格式，咱們就能夠寫mini linux的inittab： 

::sysinit:/etc/init.d/rcS 

tty1::askfirst:/bin/sh 

tty2::askfirst:/bin/sh 

tty3::askfirst:/bin/sh 

tty4::askfirst:/bin/sh 

tty5::askfirst:/bin/sh 

tty6::askfirst:/bin/sh 

::restart:/sbin/init 

::ctrlaltdel:/sbin/reboot 

::shutdown:/bin/umount -a -r 

把這個文件放到image的etc目錄下。爲了執行reboot命令時避免提示找不到/etc/fstab文件，咱們再在etc目錄下建立一個空文件 

touch fstab 

作好了這些，就能夠從新編譯內核，生成新的initramfs了。在QEMU試驗環境下驗證新生成的mini linux，系統運行正常，並且象一般的linux系統同樣，用ALT＋F1～F6鍵能夠在6個終端間切換。 

（五）initrd 

十7、配置內核支持initrd 

到目前爲止，咱們的initramfs都由內核編譯系統生成的，並連接到內核中。其實咱們也能夠用cpio命令生成單獨的initramfs，與內核編譯脫鉤，在內核運行時以initrd的形式加載到內核，以增長靈活性。 

首

先配置內核使用單獨的initrd：在 Device Driver / Block device / 配置目錄下，選擇 RAM

filesystem and RAMdisk ( initramfs/initrd ) support 配置項；再到 General

Setup 配置目錄項下，將 initramfs source file(s)

配置項原有的內容清空。而後把內核源碼樹的usr目錄下已由內核編譯生成的initramfs文件initramfs_data.cpio.gz拷貝到

~/initramfs-test 目錄下，咱們先直接用這個文件試驗一下 initrd

方式的initramfs的效果。最後，執行make命令從新編譯內核後，在QEMU試驗環境中，把initrd配置框（linux配置框的下面）的內容

寫爲 ~/initramfs-test/initramfs_data.cpio.gz，指定initrd的文件路徑。 

好了，試驗一下新的initrd方式的initramfs吧，效果跟先前的徹底同樣。 

十8、用cpio命令生成initramfs 

cpio

命令有三種操做模式：copy－out、copy－in、copy－pass，生成initramfs用的是它的copy－out模式，即把文件打包的操

做模式。cpio的copy－out操做模式使用 -o 命令行選項指定。缺省狀況下，cpio從標準輸入讀取輸入數據，向標準輸出寫入輸出數據。使用

-I 選項能夠指定文件名代替標準輸入，使用 -O 選項能夠指定文件名代替標準輸出，而 -F

選項指定的文件名則根據cpio操做模式的不一樣可代替標準輸入或標準輸出。 

把~/initramfs-test/image目錄下的文件打包成initramfs，執行下面的命令： 

find . | cpio -o -H newc | gzip > ../image.cpio.gz 

命令執行完畢後，在~/initramfs-test目錄下就會生成文件名爲imgae.cpio.gz的initramfs。 

上

面cpio命令的 -H 選項指定打包文件的具體格式，要生成initramfs，只能用newc

格式，若是使用其餘格式，內核會打出這樣的出錯信息：Unpacking initramfs... kernel panic -

not syncing: no cpio magic 

在QEMU試驗環境下試驗一下新的initrd方式的initramfs，效果跟先前的徹底同樣。 

十9、cpio命令的其餘用法 

如

果咱們要解開一個cpio格式的打包文件，則要使用cpio命令的copy－in操做模式。cpio的copy－out操做模式使用 -i

命令行選項指定。例如，咱們想把前一步從內核源碼樹 usr目錄下拷貝的initramfs_data.cpio.gz

展開到~/initramfs-test/initramfs_data目錄下，則使用下列命令： 

mkdir ~/initramfs-test/initramfs_data 

cd ~/initramfs-test/initramfs_data 

cpio -i -F ../initramfs_data.cpio.gz --no-absolute-filename 

命令執行完畢後，initramfs_data目錄下出現多個目錄和文件，用diff命令比較initramfs_data與image目錄，二者的徹底同樣。 

上面cpio命令的

--no-absolute-filename

選項的做用是展開文件時，去掉文件路徑最前面的"/"，把絕對路徑名變爲相對路徑名。內核編譯時生成的initramfs使用了絕對路徑名，因此這個選項

必須使用，不然initramfs內文件展開到"/"目錄去了，若是你是root用戶或有"/"目錄的寫權限，那麼展開的文件就有可能覆蓋同名的文件（在

文件修改時間新於原有文件），那就糟糕了！ 

展開文件前，你可能會想先看看打包文件裏都有哪些文件，這時就要用 -t 選項了。例如，咱們想看看內核編譯時生成的initramfs_data.cpio.gz中都有哪些文件，咱們就能夠用下面的命令： 

zcat initramfs_data.cpio.gz | cpio -t 

在標準輸出中打出文件名列表。 

使用 -v 選項能夠在cpio命令執行時輸出詳細信息：在打包或展開文件時，輸出已處理的文件名；與 -t 選項連用時，則顯示文件的詳細信息，相似 ls -l 的輸出內容。-V 選項則用打點的方式，顯示cpio命令的執行進度信息，一個點表明處理一個文件。 

（六）switch_root 

二10、switch_root 命令 

除了基於initramfs的系統（如第四節的mini

linux），一般initramfs都是爲安裝最終的根文件系統作準備工做，它的最後一步須要安裝最終的根文件系統，而後切換到新根文件系統上去。以往

的基於ramdisk 的initrd

使用pivot_root命令切換到新的根文件系統，而後卸載ramdisk。可是initramfs是rootfs，而rootfs既不能

pivot_root，也不能umount。爲了從initramfs中切換到新根文件系統，須要做以下處理： 

（1）刪除rootfs的所有內容，釋放空間 

find -xdev / -exec rm '{}' ';' 

（2）安裝新的根文件系統，並切換 

cd /newmount; mount --move . /; chroot . 

（3）把stdin/stdout/stderr 附加到新的/dev/console，而後執行新文件系統的init程序 

上述步驟比較麻煩，並且要解決一個重要的問題：第一步刪除rootfs的全部內容也刪除了全部的命令，那麼後續如何再使用這些命令完成其餘步驟？busybox的解決方案是，提供了switch_root命令，完成所有的處理過程，使用起來很是方便。 

switch_root命令的格式是： 

switch_root [-c /dev/console] NEW_ROOT NEW_INIT [ARGUMENTS_TO_INIT] 

其中NEW_ROOT是實際的根文件系統的掛載目錄，執行switch_root命令前須要掛載到系統中；NEW_INIT是實際根文件系統的init程序的路徑，通常是/sbin/init；-c /dev/console是可選參數，用於重定向實際的根文件系統的設備文件，通常狀況咱們不會使用；而ARGUMENTS_TO_INIT則是傳遞給實際的根文件系統的init程序的參數，也是可選的。 

須要特別注意的是：switch_root命令必須由PID=1的進程調用，也就是必須由initramfs的init程序直接調用，不能由init派生的其餘進程調用，不然會出錯，提示： 

switch_root: not rootfs 

也是一樣的緣由，init腳本調用switch_root命令必須用exec命令調用，不然也會出錯，提示： 

switch_root: not rootfs 

二11、實踐：用initramfs安裝CLFS根文件系統 

如今實踐一下switch_root命令，用它切換一個CLFS的根文件系統硬盤分區。個人CLFS安裝在/dev/sda8硬盤分區，咱們就以此爲例說明。 

咱們仍是在之前的image目錄中構建 

（1）改寫init腳本 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

mount /dev/sda8 /mnt （注意：爲了簡單，咱們直接把CLFS分區寫死在init腳本中了） 

exec switch_root /mnt /sbin/init 

（2）生成新的initrd 

按上一節

「精通initramfs構建step by step （五）：initrd」

描述的cpio命令生成新的initrd。 

（3）把新的initrd拷貝到CLFS分區的/boot目錄下，更名爲clfs-initrd 

（4）在GRUB的menu.lst配置文件中增長一個啓動項 

#test for initramfs of CLFS 

title test for initramfs of CLFS (on /dev/sda8) 

root (hd0,7) 

kernel /boot/clfskernel-2.6.17.13 （注意：並無向內核傳遞root參數信息） 

initrd /boot/clfs-initrd 

所有作完後，重啓機器，選擇 test for initramfs of CLFS 啓動項，機器順利進入了CLFS系統，咱們構建的initramfs用switch_root命令完成了CLFS實際根文件系統的安裝和切換。 

（七）modules

二12、內核模塊支持 

到目前爲止，咱們在構建initramfs時尚未涉及內核模塊的支持，所用到的硬件驅動程序都是直接編譯到內核中。如今咱們就看看如何使initramfs支持內核模塊。 

首

先，內核配置要支持模塊，並支持內核模塊的自動加載功能：在內核配置菜單中的激活下面的配置項，編譯進內核 Load module support

/ Enable loadable module support / Automatic kernel loading ； 

而後把須要的硬件驅動程序配置模塊形式，好比把個人機器上的硬盤控制器的驅動編譯成模塊，則選擇 

Device Driver 

|---->SCSI device support 

|---->SCSI disk support 

|----->verbose SCSI error reporting (不是必須的，但可方便問題定位) 

|----->SCSI low-level drivers 

|---->Serial ATA (SATA) support 

|---->intel PIIX/ICH SATA support 

把它們配置成模塊。 

最後，編譯內核，並把編譯好的內核模塊安裝到image的目錄下： 

make 

make INSTALL_MOD_PATH=~/initramfs-test/image modules_install 

命

令執行完畢後，在image/lib/modules/2.6.17.13/kernel/drivers/scsi目錄下安裝了4個內核模文

件：scsi_mod.ko、sd_mod.ko、ata_piix.ko、libata.ko，它們就是所需的硬盤控制器的驅動程序。 

好了，都準備好了，能夠用cpio命令生成inintramfs了。不過，爲了方便後面的試驗，咱們再把init腳本改爲 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

exec /bin/sh 

使系統啓動後進入shell環境，而且用exec調用的方式，使shell的pid爲1，可以執行switch_root命令。 

二十3、試驗：用initramfs中的內核模塊安裝硬盤文件系統 

用

新生成的initramfs啓動系統，內核並無自動加載硬盤控制器的驅動程序，因此

/dev目錄下也沒有sda等硬盤設備文件。好吧，咱們本身加載內核模塊文件。不幸的是，busybox的modprobe命令執行不正常，不能加載內核

模塊。懷疑是busybox的modprobe命令配置或編譯有問題，後續再花時間定位吧，先用insmod命令依次加載。查看/lib/modules

/2.6.17.13/modules.dep，弄清楚了4個模塊的依賴關係，執行下面的命令加載： 

insmod scsi_mod 

insmod libata 

insmod ata_piix 

insmod sd_mod 

而後再用 

mdev -s 

命令生成硬盤的設備文件。 

好了，能夠安裝CLFS的硬盤分區，並把根文件系統切換到CLFS的硬盤分區： 

mount /dev/sda8 /mnt 

exec switch_root /mnt /sbin/init 

系統正常啓動到了CLFS，咱們能夠作到用initramfs中的硬盤控制器的驅動模塊安裝硬盤分區了。 

二十4、mdev的hotplug模式 

上面的試驗中，咱們在加載完驅動模塊後調用了mdev -s 命令來生成硬盤的設備文件。其實，可使用mdev的hotplug模式在加載內核時自動生成對應的設備文件： 

在執行insmod命令前，用 

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug 

命令設置系統的hotplug程序爲mdev。 

後續使用insmod命令加載模塊時，系統自動調用mdev生成相應的設備文件。 

注意：內核必須配置支持hotplug功能，而前面提到的CLFS最簡內核配置方案是沒有配置hotplug支持的。 

（八）coldplug 

二十5、udev的coldplug模式 

內核在啓動時已經檢測到了系統的硬件設備，並把硬件設備

信息經過sysfs內核虛擬文件系統導出。udev掃描sysfs文件系統，根據硬件設備信息生成熱插拔（hotplug）事件，udev再讀取這些事

件，生成對應的硬件設備文件。因爲沒有實際的硬件插拔動做，因此這一過程被稱爲coldplug。咱們的initramfs就是利用這一機制，加載硬件設

備的驅動程序模塊。 

udev完成coldplug操做，須要下面三個程序： 

udevd——做爲deamon，記錄hotplug事件，而後排隊後再發送給udev，避免事件衝突（race conditions）。 

udevtrigger——掃描sysfs文件系統，生成相應的硬件設備hotplug事件。 

udevsettle——查看udev事件隊列，等隊列內事件所有處理完畢才退出。 

在initramfs的init腳本中能夠執行下面的語句實現coldplug功能： 

mkdir -p /dev/.udev/db 

udevd --daemon 

mkdir -p /dev/.udev/queue 

udevtrigger 

udevsettle 

許多文檔提到的在udevd --daemon 命令前要執行 

echo > /proc/sys/kernel/hotplug 

命令，經驗證，在咱們的initramfs環境下的coldplug功能中並不須要。 

二十6、試驗：用udev自動加載設備驅動模塊 

瞭解了udev的coldplug的機理，咱們就試驗一下用udev自動加載設備驅動模塊，並生成硬件設備文件。 

（1）從 /sbin 目錄下拷貝udevd、udevtrigger、udevsettle程序到image目錄下的sbin目錄下，並用ldd命令找到它們所須要的動態庫文件，拷貝到image目錄下的lib目錄下。 

（2）修改init腳本，增長coldplug功能： 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

#using udev autoload hard disk driver module 

mkdir -p /dev/.udev/db 

udevd --daemon 

mkdir -p /dev/.udev/queue 

udevtrigger 

udevsettle 

mount /dev/sda8 /mnt 

killall udevd 

exec switch_root /mnt /sbin/init 

注意：在切換到真正根文件系統前，要把udevd進程殺掉，不然會和真正根文件系統中的udev腳本的執行相沖突。這就是上面killall udevd 語句的做用。 

（3）編寫udev規則文件 

規

則文件是udev的靈魂，沒有規則文件，udev沒法自動加載硬件設備的驅動模塊。爲了簡單，咱們直接使用CLFS中的40-

modprobe.rules，把它拷貝到image目錄下的etc/udev/rules.d目錄。有關udev的規則文件編寫，已超出了本文的範圍，

後續我有可能專文描述。 

########################################################################

# 

# Description : 40-modprobe.rules 

# 

# Authors : Based on Open Suse Udev Rules 

# 

kay.sievers@suse.de

# 

# Adapted to : Jim Gifford 

# LFS : Alexander E. Patrakov 

# 

# Version : 00.01 

# 

# Notes : 

# 

########################################################################

# hotplug 

ENV{MODALIAS}=="?*", RUN+="/sbin/modprobe $env{MODALIAS}" 

# scsi 

SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="0|7|14", RUN+="/sbin/modprobe sd_mod" 

SUBSYSTEM=="scsi_device",

ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="1",

SYSFS{device/vendor}=="On[sS]tream", RUN+="/sbin/modprobe osst" 

SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="1", RUN+="/sbin/modprobe st" 

SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="[45]", RUN+="/sbin/modprobe sr_mod"

SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", RUN+="/sbin/modprobe sg" 

# floppy 

KERNEL=="nvram", ACTION=="add", RUN+="load_floppy_module.sh" 

注意：上面的 

ENV{MODALIAS}=="?*", RUN+="/sbin/modprobe $env{MODALIAS}" 

語

句是實現自動加載硬件設備驅動模塊功能的關鍵，它根據sysfs文件系統中記錄的模塊aliases數據，用modprobe命令加載對應的內核模塊。有

關模塊aliases的進一步說明，可參考CLFS手冊（CLFS-1.0.0-x86）中的11.5.2.4. Module

Loading一節的描述。 

（4）拷貝modprobe命令 

前一節提到過，busybox的modprobe

命令不能正常使用，因此咱們須要拷貝 /sbin

目錄下的modprobe命令到image目錄下的sbin目錄，供udev加載內核模塊使用。再用ldd命令檢查一下 /sbin/modprobe

命令所需的動態庫文件，若是有則拷貝到image/lib目錄下。（個人檢查結果是，除了libc6外，不須要其餘動態庫，因此不須要拷貝） 

好了，從新生成initramfs，啓動CLFS系統，initramfs可以自動加載硬盤設備的驅動模塊，系統順利地從initramfs切換到了真正的CLFS的根文件系統。 

（九）內核編譯時構建initramfs補遺 

二十7、直接把cpio打包文件編譯進內核 

若是咱們有一個已經作好的cpio格式的initramfs，能夠在內核編譯時直接編譯進內核。回憶一下

第一節

的內容，咱們在內核配置參數中的initramfs sources配置項下輸入構建initramfs的目錄路徑。其實咱們也能夠直接輸出現成的initramfs的文件名，這樣在內核編譯時，就能夠把它編譯進內核了。 

使用這種方法，有兩點須要注意： 

（1）cpio文件不能壓縮。通常做爲initrd的cpio文件都通過了壓縮，因此編譯前須要先把壓縮過的文件解壓。 

（2）cpio文件的後綴名必須是 .cpio。內核編譯經過 .cpio的後綴名來識別此文件是cpio打包文件，而其餘文件後綴名則會被認爲是initramfs構建的描述文件（關於描述文件，下面後詳細說明）。 

二十8、用描述文件構建initramfs 

用內核編譯工具構建initramfs的第三種方法是使用描述文件。在內核配置參數中的initramfs sources配置項下能夠輸入initramfs構建描述文件的文件名，內核編譯工具根據描述文件完成initramfs的構建。 

描述文件的語法格式的說明以下： 

# a comment 

file      

dir     

nod        

slink      

pipe     

sock    

name of the file/dir/nod/etc in the archive 

location of the file in the current filesystem 

link target 

mode/permissions of the file 

user id (0=root) 

group id (0=root) 

device type (b=block, c=character) 

major number of nod 

minor number of nod 

例子： 

咱們用描述文件的方式，構建第一節中的hello world的initramfs。 

hello-init.desp: 

dir /dev 0755 0 0 

nod /dev/console 0600 0 0 c 5 1 

file /init /home/wyk/initramfs-test/hello_static 0755 0 0 

在內核配置項initramfs sources中指定描述文件hello-init.desp，編譯內核時就會生成hello world的initramfs，運行效果與第一節用指定構建目錄的方法構建的initramfs的徹底相同。 

注意：在

內核幫助文件中，提到initramfs

sources配置項能夠指定多個目錄或描述文件，內核會聚集這些目錄或文件生成一個initramfs。但從個人試驗來看，initramfs

sources只接受單一的目錄名或文件名，輸出多個目錄名或文件名（之間用空格分隔），內核編譯時就會出錯。也許是個人方法有誤，還望讀者指正。 

（十）uclibc 

二十9、toolchain 

在initramfs中使用uclibc庫，關鍵是構建uclibc的工具鏈toolchain。構建uclibc 的 toolchain 有兩種主要方式：（1）用buildroot工具（ 

http://buildroot.uclibc.org/

）自動構建，這也是uclibc的官方標準作法。（2）用CLFS Embedded手冊的方法手工建立。目前CLFS Embedded還在開發中，可在

http://cross-lfs.org/view/clfs-embedded/x86/

中查閱。 

咱們簡單地說明用buildroot工具構建uclbic的toolchain的步驟： 

（1）獲取buildroot。 

推薦用svn命令從它的版本庫中下載： 

svn co svn://uclibc.org/trunk/buildroot 

要求使用svn命令，須要先安裝subversion軟件包。下載過程當中，可能會出現鏈接異常中斷的狀況，這時從新執行上述命令，繼續進行下載，有可能要重複屢次。 

（2）配置buildroot 

由於咱們只是建立toolchain，因此須要作相應的配置。在buildroot的頂層目錄下，執行 

make menuconfig 

命令，在缺省配置的基礎上作以下配置 

Target Architecture: i386 

Target Architecture Variant: i686 

Package Selection for the target: 取消BusyBox的選項（缺省是選中的） 

Target filesystem options: 取消 ext2 root filesystem（缺省是選中的） 

Toolchain --> Toolchain type: Buildroot toolchain 

（3）編譯 

執行 

make 

命令，buildroot工具會自動下載所須要的源文件並自動編譯，等一兩個小時後，toolchain就編譯好了。編譯好的toolchain位於

buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin/ 

目錄下。工具命令的前綴是 i686-linux- 。 

三10、編譯Busybox靜態鏈接uclibc庫 

通常而言，使用uclibc庫是爲了把它靜態鏈接到busybox中。具體步驟是： 

（1）把uclibc toolchain的目錄添加到PATH中。 

在~/.bash_profile文件中添加： 

#set PATH so it includes uclibc toolchain if it exist 

if [ -d ~/buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin ] ; then 

PATH="${PATH}":~/buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin 

fi 

（2）配置busybox靜態鏈接庫。 

在busybox的配置界面中，選擇： 

Build Options --> Build BusyBox as a static binary (no shared libs) 

（3）編譯 

執行 

make CROSS_COMPILE=i686-linux- 

命令「交叉編譯」busybox。 

最後編譯生成的是靜態鏈接的可執行文件，不須要在initramfs中拷貝庫文件。 

三11、用buildroot自動構建initramfs 

buildroot

工具實際是一個功能強大的根文件系統構建工具，它以uclibc和busybox做爲系統構建的基礎，toolchain只是它構建系統的中間產品。

initramfs是一種特殊的根文件系統，固然也能夠用buildroot工具自動構建，下面是構建方法的簡要描述： 

（1）配置 

在buildroot的配置界面下作以下的配置： 

Package Selection for the target: 選擇 

Busybox 

Run Busybox's own full installation 

Use minimal target skeleton 

Target filesystem options --> cpio the root filesystem --> comprassion method: gzip 

（2）編譯 

執行 

make 

命令，進行編譯。 

（3）輸出 

構建好的cpio文件是 

buildroot/binaries/rootfs.i686.cpio.gz 

同一目錄下還包含一個未壓縮的文件：rootfs.i686.cpio 

構建目錄則是 

buildroot/project_build_i686/uclibc/root 

能夠在這個目錄下對原始的initramfs進行修改調整，而後本身用cpio命令打包生成新的initramfs。 

（4）調整 

直接用buildroot生成的root.i686.cpio.gz做爲initramfs，運行時會出現 

can't open /dev/tty1: No such file or directory 

can't open /dev/tty2: No such file or directory 

can't open /dev/tty3: No such file or directory 

錯誤信息的循環輸出，系統不能正常運行。 

錯誤的緣由是沒有在initramfs的/dev目錄下生成相應的設備文件。須要作以下的調整： 

1）在構建目錄（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下的etc/init.d目錄中新增一個初始化腳本文件S10mountfs 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

2）更改busybox的setuid屬性，不然沒法執行mount命令。在構建目錄（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下執行 

chmod -s bin/busybox 

命令。 

這兩項調整工做作完後，在構建目錄（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下執行 

find . | cpio -o -H newc |gzip > ../initramfs.cpio.gz 

命令，從新生成initramfs的cpio打包文件。 

（5）運行效果 

運行新的initramfs，系統出現登陸提示。輸入用戶名 root，密碼爲空，便可進入一個mini的linux系統。 

buildroot是功能強大、配置靈活的自動化構建工具，它的詳細使用和配置方法超出了本文的範圍，後續可能會專文描述，此處就從略了。 

來自爲知筆記(Wiz)