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使用初始 RAM 磁盘来引导系统

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。

引导加载程序,例如 GRUB,定义了要加载的内核,并将这个内核映像以及相关的 initrd 拷贝到内存中。我们可以在 Linux 内核源代码目录中的 ./init 子目录中找到很多这种功能。

​init/main.c:init()​​(subdir/file:function)函数中。这个函数执行了大量的子系统初始化操作。此处会执行一个对​​init/do_mounts.c:prepare_namespace()​​ 的调用,这个函数用来准备名称空间(挂载 dev 文件系统、RAID 或 md、设备以及最后的 initrd)。加载 initrd 是通过调用 ​​init/do_mounts_initrd.c:initrd_load()​​​​initrd_load()​​ 函数调用了 ​​init/do_mounts_rd.c:rd_load_image()​​,它通过调用 ​​init/do_mounts_rd.c:identify_ramdisk_image()​​ 来确定要加载哪个 RAM 磁盘。这个函数会检查映像文件的 magic 号来确定它是 minux、etc2、romfs、cramfs 或 gzip 格式。在返回到​​initrd_load_image​​ 之前,它还会调用 ​​init/do_mounts_rd:crd_load()​​。这个函数负责为 RAM 磁盘分配空间,并计算循环冗余校验码(CRC),然后对 RAM 磁盘映像进行解压,并将其加载到内存中。现在,我们在一个适合挂载的块设备中就有了这个 initrd 映像。​​init/do_mounts.c:mount_root()​​ 调用将这个块设备挂载到根文件系统上。它会创建根设备,并调用​​init/do_mounts.c:mount_block_root()​​。在这里调用 ​​init/do_mounts.c:do_mount_root()​​,后者又会调用​​fs/namespace.c:sys_mount()​​ 来真正挂载根文件系统,然后 ​​chdir​​ 到这个文件系统中。这就是我们在清单 6 中所看到的熟悉消息 ​​VFS: Mounted root (ext2 file system).​​​​init​​ 函数中,并调用 ​​init/main.c:run_init_process​​。这会导致调用 ​​execve​​ 来启动 init 进程(在本例中是 ​​/linuxrc​​)。linuxrc 可以是一个可执行程序,也可以是一个脚本(条件是它有脚本解释器可用)。

这些函数的调用层次结构如清单 7 所示。尽管此处并没有列出拷贝和挂载初始 RAM 磁盘所涉及的所有函数,但是这足以为我们提供一个整体流程的粗略框架。

清单 7. initrd 加载和挂载过程中所使用的主要函数的层次结构



init/main.c:init init/do_mounts.c:prepare_namespace init/do_mounts_initrd.c:initrd_load init/do_mounts_rd.c:rd_load_image init/do_mounts_rd.c:identify_ramdisk_image init/do_mounts_rd.c:crd_load lib/inflate.c:gunzip init/do_mounts.c:mount_root init/do_mounts.c:mount_block_root init/do_mounts.c:do_mount_root fs/namespace.c:sys_mount init/main.c:run_init_process execve