linux启动流程——initrd和initramfs

Linux内核启动

(system startup)当系统首次引导时，或系统被重置时，处理器会执行一个位于已知位置处的代码。在个人计算机（PC）中，这个位置在基本输入/输出系统（BIOS）中，它保存在主板上的闪存中。

(stage 1 bootloader)当找到一个引导设备之后，第一阶段的引导加载程序就被装入 RAM并执行。这个引导加载程序在大小上小于 512字节（一个扇区），其作用是加载第二阶段的引导加载程序（比如grub2）。

(stage2 bootloader)当第二阶段的引导加载程序被装入 RAM 并执行时，通常会显示一个动画屏幕，供你选择内核。

（kernel）选择了一个内核之后，bootloader会将
Linux内核镜像 和一个可选的初始 RAM磁盘（临时根文件系统）加载到内存中

(init)完成这些操作之后启动第一个用户空间程序（init），并执行高级系统初始化工作。

initrd

整体来说，通过initrd，可以降低kernel image本身的设计复杂度，把很多开机启动代码从内核转移到用户空间。

initrd 字面上的意思就是"boot loader initialized RAM disk"，换言之，这是一块特殊的RAM disk，在载入Linux kernel 前，由boot loader予以初始化，启动过程会优先执行initrd的init程序，initrd完成阶段性目标后，kernel 会挂载真正的root file system ，并执行/sbin/init 程式。

首先，由kernel在内核空间完成与硬件相关的初始化工作，在适当的时机点，kernel读取并挂载initrd，切换到用户空间，以执行存放于RAM disk 中的init 程序（这需要完整的c运行时)。

第一阶段的initrd 步入尾声后，再回到kernel mode，initrd 所在的内存空间会被释放，之后就是执行真正的rootfs 中的init 程式。

initramfs

initrd对kernel来说，本身是个真实的block device。而block device需要在某个文件系统下工作，如ext2。ext2系统对于initrd来说过于复杂了。

基于这些想法，Linus Torvalds 做了ramfs，随后在其他核心开发者的改进下，成为tmpfs，而initramfs 就是建构于tmpfs的基础上。

initrd在执行结束后，会释放内存空间。而在Linux 2.6引入initramfs的设计后，一开机，kernel就执行位于initramfs中的/init，作为PID=1的init process，之后通过通过chroot重定位根文件系统。

参考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Linux_startup_process

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linuxboot/index.html

http://blog.linux.org.tw/~jserv/archives/001954.html