精通initramfs构建step by step

（一）hello world 

1、initramfs是什么 

在2.6版本的linux内核中，都包含一个压缩过的cpio格式

的打包文件。当内核启动时，会从这个打包文件中导出文件到内核的rootfs文件系统，而后内核检查rootfs中是否包含有init文件，若是有则执行

它，做为PID为1的第一个进程。这个init进程负责启动系统后续的工做，包括定位、挂载“真正的”根文件系统设备（若是有的话）。若是内核没有在

rootfs中找到init文件，则内核会按之前版本的方式定位、挂载根分区，而后执行/sbin/init程序完成系统的后续初始化工做。 

这

个压缩过的cpio格式的打包文件就是initramfs。编译2.6版本的linux内核时，编译系统总会建立initramfs，而后把它与编译好的

内核链接在一块儿。内核源代码树中的usr目录就是专门用于构建内核中的initramfs的，其中的initramfs_data.cpio.gz文件就

是initramfs。缺省状况下，initramfs是空的，X86架构下的文件大小是134个字节。 

2、构建第一个initramfs：hello world 

从C语言开始，学习计算机编程语言的第一个程序几乎都是hello world，所以咱们也构建一个最简单的hello world式的initramfs，以说明initramfs的基本构建方法。 

initramfs的灵魂是init文件（或者叫程序，由于它会被内核第一个执行），咱们先写一个简单的init程序，它会在内核的console中打印出经典的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（）函数语句是为了不执行时内核很快打出panic的信息，并不是功能上的须要。 

接着把hello.c编译成静态链接程序： 

gcc -o hello_static -static -s hello.c 

命令行中的-s参数表示编译后的程序不包含调试定位信息，目的是减小编译出来的程序文件的大小。 

再建立一个initramfs的构建源文件目录image，把hello_static程序拷入这个目录，并更名为init。 

在image目录下，建立一个dev/console的设备文件，否init程序没法在内核console中输出信息： 

mknod -m 600 dev/console c 5 1 

注意，执行这个命令须要有root权限。 

好了，如今能够设置内核配置参数，进行initramfs的构建了： 

在general

setup配置目录下的initramfs

sources配置项下输入image的路径名，好比个人路径就是/home/wyk/initramfs-test/image。由于咱们的init程

序是ELF格式的，因此内核须要支持ELF的可执行文件，不然启动这个init程序会失败。在内核的 Executable file

formats配置目录下，选择 kernel support for ELF

binaries，则可以使内核支持ELF格式的可执行文件。其余内核配置参数根据实际须要设置便可，不过，为了减小内核编译时间，可参考这篇文章

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

设置一个最简单的内核配置。 

内核配置参数设置完成后，按常规的内核编译方法进行编译，initramfs就自动链接到编译好的内核映像文件中了。 

3、试验环境搭建 

试验initramfs须要常常重启系统，因此使用CPU模拟器是不错的选择。咱们能够选用qemu，它支持直接启动linux内核，无需在模拟器中安装OS。从方便使用的角度考虑，咱们采用qemu launcher设置qemu的各项参数，它的安装可参考

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

。 

在qemu launcher的linux配置标签中，打勾直接启动linux，而后在下面的文本框中填上刚才编译好的内核映像文件的路径名。由于qemu的运行还须要设置硬盘映像文件，因此还须要在左边的配置标签中新建一个硬盘映像文件，但实际上咱们并不使用硬盘。 

配置好qemu的参数后，点击launcher按钮，内核就开始在qemu中运行了。内核输出一堆内核运行信息后，最后打出了 

hello world, from initramfs. 

哈哈，咱们构建的initramfs已经可以正常工做了！ 

（二）initramfs的前世此生 

4、什么是rootfs和ramfs 

全部的2.6版本linux内核都有一个特殊的文件系统

rootfs，是内核启动的初始始根文件系统，initramfs的文件会复制到rootfs。若是把initramfs比做种子，那么rootfs就是

它生长的土壤。大部分linux系统正常运行后都会安装另外的文件系统，而后忽略rootfs。 

rootfs是ramfs文件系统的一个特殊实例。ramfs是一种很是简单的文件系统，是基于内存的文件系统。ramfs文件系统没有容量大小的限制，它能够根据须要动态增长容量。 

ramfs

直接利用了内核的磁盘高速缓存机制。全部的文件的读写数据都会在内存中作高速缓存（cache），当系统再次使用文件数据时，能够直接从内存中读写，以提

供系统的I/O性能。高速缓存中的写入数据会在适当的时候回写到对应的文件系统设备（如磁盘等）中，这时它的状态就标识为clean，这样系统在必要时可

以释放掉这些内存。ramfs没有对应文件系统设备，因此它的数据永远都不会回写回去，也就不会标识为clean，所以系统也永远不会释放ramfs所占

用的内存。 

由于ramfs直接使用了内核已有的磁盘高速缓存机制，因此它的实现代码很是小。也因为这个缘由，ramfs特性不能经过内核配置参数删除，它是内核的自然特性。 

5、ramfs不是ramdisk 

ramdisk

是在一块内存区域中建立的块设备，用于存放文件系统。ramdisk的容量是固定的，不能象ramfs同样动态增加。ramdisk须要内核的文件系统驱

动程序（如ext2）来操做其上的数据，而ramfs则是内核的自然特性，无需额外的驱动程序。ramdisk也象其余文件系统设备同样，须要在块设备和

内存中的磁盘高速缓存之间复制数据，而这种数据复制实际没必要要的。 

6、从ramfs派生的文件系统tmpfs 

ramfs

的一个缺点是它可能不停的动态增加直到耗尽系统的所有内存，因此只有root或受权用户容许使用ramfs。为了解决这个问题，从ramfs派生出了

tmpfs文件系统，增长了容量大小的限制，并且容许把数据写入交换分区。因为增长了这两个特性，因此tmpfs容许普通用户使用。 

关于tmpfs文件系统更多的信息，能够看内核源码中的 Documentation/filesystems/tmpfs.txt 文档。 

综上所述，initramfs是一种ramfs文件系统，在内核启动完成后把它复制到rootfs中，做为内核初始的根文件系统，它的任务是挂载系统真正的根文件系统。这就是initramfs的前世此生。 

（三）：busybox 

7、什么是busybox 

busybox号称是嵌入式Linux中的瑞士军刀——小巧、功能齐

全。它把许多经常使用的Linux命令都集成到一个单一的可执行程序中，只用这一个可执行程序（即busybox）加上Linux内核就能够构建一个基本的

Linux系统。busybox程序很是小巧，包含所有命令可执行文件大小也只有750多K。busybox是彻底模块化的，能够很容易地在编译时增长、

删除其中包含的命令。 

因为busybox的这些特色，它普遍应用于LiveCD、应急修复盘、安装盘等系统中。咱们也是以它为基础，构建initramfs。 

8、busybox的配置、编译和安装 

（1）去

http://busybox.net

去下载最新的源码，解压展开。 

（2）用 

make menuconfig 

命令启动配置界面配置，配置busybox的特性、选择要包含在busybox的命令（busybox称为applet）； 

也能够用 

make defconfig 

命令作缺省配置，包含所有的applet。 

另外两个配置命令是 

make allyesconfig——最大配置 

make allnoconfig——最小配置 

它们和make defconfig命令均可以用来做为自定义配置的初始配置，而后再用make menuconfing命令作定制化配置。 

为了简单，咱们用make defconfig作缺省配置。 

（3）用 

make 

命令编译busybox软件。 

（4）用 

make CONFIG_PREFIX= install 

命令安装。若是在命令行中省略CONFIG_PREFIX变量的赋值，则会安装缺省值 ./_install 目录下。CONFIG_PREFIX能够在make menuconfig的配置界面中修改。 

咱们用make CONFIG_PREFIX=~/initramfs-test/image 命令把busybox安装到initramfs的构建目录中。 

（5）缺省配置下，busybox动态连接到glibc，因此要把它用到的动态库复制到initramfs的构建目录中。用ldd命令查看busybox用到了哪些动态库文件及相应的文件路径，而后把它们复制到相应的目录下便可。 

咱们编译的busybox须要向image/lib目录下复制 

ld-linux.so.2 

libc.so.6 

libcrypt.so.1 

libm.so.6 

动态库文件。 

9、在image下建立必要的目录和设备文件 

（1）在imgae目录下建立 

proc ， sys ， etc ，mnt 

四个目录 

（2）hello world 已经建立了console 设备文件，咱们再用 

mknod -m 600 dev/null c 1 3 

命令建立另外一个基本的设备文件。 

10、试验一下 

busybox的构建和准备工做作完了，咱们试验一下吧： 

在image目录下以root用户权限—— 

（1）用 

mount -vt proc proc =proc 

mount -vt sysfs sysfs =sys 

命令安装内核虚拟文件系统 

（2）用 

mount -v -o bind /dev dev 

命令绑定/dev的设备文件到image/dev 

（3）用 

chroot . /bin/sh 

命令进入busybox的环境。出现shell的命令提示符，能够试着输入几个命令，看看执行结果。例如，输入 fdisk -l 命令看看是否能显示硬盘的分区。 

（四）：mini linux 

11、自动生成/dev下的设备文件 

上节用chroot方法试验busybox时，为了简单，是用“绑定”的方式把主机的/dev中的设备文件映射到image目录下的dev目录。在initramfs上，这种方法显然不能使用。 

生成系统的设备文件，如今一般都是用udev动态生成，而initramfs为了作到通用，动态生成的要求是必须的。在busybox中有一个mdev命令，就是用来动态生成设备文件，填充到/dev目录的。 

在系统启动时，用 

mdev -s 

命令能够根据内核的sysfs文件系统在/dev目录中自动生成相应的设备文件。命令执行前，须要先挂载内核的proc和sysfs虚拟文件系统。 

12、初始身手 

解决了自动生成设备文件的问题后，咱们能够试着作一个最简单的可运行的linux系统了： 

（1）在image目录下写一个最简单的init脚本。 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

/bin/sh 

（2）为init脚本设置可执行权限，不然内核不会去执行它。 

chmod +x init 

（3）有些busybox配置中，mdev命令须要读取/etc/mdev.conf文件，为了不出错信息，咱们建立一个空文件。 

touch etc/mdev.conf 

（4）在内核源码目录下，执行 

make 

命令，从新编译内核，生成新的initramfs。 

好了，在QEMU模拟环境下启动这个新的内核，系统初始化后，会进入SHELL环境。在这个SHELL环境下，试验一些经常使用命令，看看是否能够正常运行。 

十3、can't access tty 

上一步建立的简单linux系统在进入SHELL环境时，会打出下面这一句出错信息： 

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

虽然不影响使用，但终究不够完美。 

产

生这个错误的缘由是咱们的SHELL是直接运行在内核的console上的，而console是不能提供控制终端（terminal）功能的，因此必须把

SHELL运行在tty设备上，才能消除这个错误。解决问题的办法是使用正规init机制，在执行SHELL前打开tty设备。 

另外，这个简单系统的reboot、halt等命令是不起做用的，也必须经过init方式解决。 

十4、busybox的缺省init模式 

busybox支持init功能，当系统没有/etc/inittab文件时，它有一套缺省的模式，按下面配置执行： 

::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检测到/dev/console不是串口控制台，init还要执行下面的动做： 

tty2::askfirst:/bin/sh 

tty3::askfirst:/bin/sh 

tty4::askfirst:/bin/sh 

咱们试试这种模式是否能够解决咱们的问题。 

（1）写/etc/init.d/rcS脚本 

这个脚本实际是要执行系统的初始化操做。咱们把前面的init脚本改造一下，将最后的/bin/sh命令删除，而后移到 etc/init.d目录下，更名为rcS。 

（2）initramfs不须要linuxrc，并且若是没有init文件，内核就不认为它是一个有效的initramfs，于是不安装它，致使内核panic。因而，咱们在image目录下，把busybox安装的linuxrc更名为init 

mv linuxrc init 

（3）从新编译内核，生成新的initramfs 

（4）用QEMU试验一下新编译的内核。系统启动后，会打出一句话“please press Enter to active this console”——感受还不错。可是按下回车键后，系统依然会打出错误信息“-/bin/sh: 

can't access tty; job controll off ”。用tty命令看看当前的终端设备文件名： 

# tty 

/dev/console 

它仍是console，不是tty设备，因此问题没有解决。不过，reboot和halt命令却是能够正常工做了。 

通过验证，busybox的缺省init模式没法知足咱们的要求，咱们仍是要写inittab，定制本身的init初始化流程。 

十5、busybox的inittab文件格式说明 

要写本身的inittab，须要理解busybox的inittab文件格式。 

busybox的inittab文件与一般的inittab不一样，它没有runlevel的概念，语句功能上也有限制。inittab语句的标准格式是 

::: 

各字段的含义以下 

: 

id字段与一般的inittab中的含义不一样，它表明的是这个语句中process执行所在的tty设备，内容就是/dev目录中tty设备的文件名。因为是运行process的tty设备的文件名，因此也不能象一般的inittab那样要求每条语句id的值惟一。 

: 

busybox不支持runlevel，因此此字段彻底被忽略。 

: 

为下列这些值之一： 

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

其

含义与一般的inittab的定义相同。特别提一下askfirst，它的含义与respawn相同，只是在运行process前，会打出一句话

“please press Enter to active this console”，而后等用户在终端上敲入回车键后才运行process。 

： 

指定要运行的process的命令行。 

十6、写mini linux的inittab 

理解了busybox的inittab格式，咱们就能够写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 

把这个文件放到image的etc目录下。为了执行reboot命令时避免提示找不到/etc/fstab文件，咱们再在etc目录下建立一个空文件 

touch fstab 

作好了这些，就能够从新编译内核，生成新的initramfs了。在QEMU试验环境下验证新生成的mini linux，系统运行正常，并且象一般的linux系统同样，用ALT＋F1～F6键能够在6个终端间切换。 

（五）initrd 

十7、配置内核支持initrd 

到目前为止，咱们的initramfs都由内核编译系统生成的，并连接到内核中。其实咱们也能够用cpio命令生成单独的initramfs，与内核编译脱钩，在内核运行时以initrd的形式加载到内核，以增长灵活性。 

首

先配置内核使用单独的initrd：在 Device Driver / Block device / 配置目录下，选择 RAM

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

Setup 配置目录项下，将 initramfs source file(s)

配置项原有的内容清空。而后把内核源码树的usr目录下已由内核编译生成的initramfs文件initramfs_data.cpio.gz拷贝到

~/initramfs-test 目录下，咱们先直接用这个文件试验一下 initrd

方式的initramfs的效果。最后，执行make命令从新编译内核后，在QEMU试验环境中，把initrd配置框（linux配置框的下面）的内容

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

好了，试验一下新的initrd方式的initramfs吧，效果跟先前的彻底同样。 

十8、用cpio命令生成initramfs 

cpio

命令有三种操做模式：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 命令行选项指定。缺省状况下，cpio从标准输入读取输入数据，向标准输出写入输出数据。使用

-I 选项能够指定文件名代替标准输入，使用 -O 选项能够指定文件名代替标准输出，而 -F

选项指定的文件名则根据cpio操做模式的不一样可代替标准输入或标准输出。 

把~/initramfs-test/image目录下的文件打包成initramfs，执行下面的命令： 

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

命令执行完毕后，在~/initramfs-test目录下就会生成文件名为imgae.cpio.gz的initramfs。 

上

面cpio命令的 -H 选项指定打包文件的具体格式，要生成initramfs，只能用newc

格式，若是使用其余格式，内核会打出这样的出错信息：Unpacking initramfs... kernel panic -

not syncing: no cpio magic 

在QEMU试验环境下试验一下新的initrd方式的initramfs，效果跟先前的彻底同样。 

十9、cpio命令的其余用法 

如

果咱们要解开一个cpio格式的打包文件，则要使用cpio命令的copy－in操做模式。cpio的copy－out操做模式使用 -i

命令行选项指定。例如，咱们想把前一步从内核源码树 usr目录下拷贝的initramfs_data.cpio.gz

展开到~/initramfs-test/initramfs_data目录下，则使用下列命令： 

mkdir ~/initramfs-test/initramfs_data 

cd ~/initramfs-test/initramfs_data 

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

命令执行完毕后，initramfs_data目录下出现多个目录和文件，用diff命令比较initramfs_data与image目录，二者的彻底同样。 

上面cpio命令的

--no-absolute-filename

选项的做用是展开文件时，去掉文件路径最前面的"/"，把绝对路径名变为相对路径名。内核编译时生成的initramfs使用了绝对路径名，因此这个选项

必须使用，不然initramfs内文件展开到"/"目录去了，若是你是root用户或有"/"目录的写权限，那么展开的文件就有可能覆盖同名的文件（在

文件修改时间新于原有文件），那就糟糕了！ 

展开文件前，你可能会想先看看打包文件里都有哪些文件，这时就要用 -t 选项了。例如，咱们想看看内核编译时生成的initramfs_data.cpio.gz中都有哪些文件，咱们就能够用下面的命令： 

zcat initramfs_data.cpio.gz | cpio -t 

在标准输出中打出文件名列表。 

使用 -v 选项能够在cpio命令执行时输出详细信息：在打包或展开文件时，输出已处理的文件名；与 -t 选项连用时，则显示文件的详细信息，相似 ls -l 的输出内容。-V 选项则用打点的方式，显示cpio命令的执行进度信息，一个点表明处理一个文件。 

（六）switch_root 

二10、switch_root 命令 

除了基于initramfs的系统（如第四节的mini

linux），一般initramfs都是为安装最终的根文件系统作准备工做，它的最后一步须要安装最终的根文件系统，而后切换到新根文件系统上去。以往

的基于ramdisk 的initrd

使用pivot_root命令切换到新的根文件系统，而后卸载ramdisk。可是initramfs是rootfs，而rootfs既不能

pivot_root，也不能umount。为了从initramfs中切换到新根文件系统，须要做以下处理： 

（1）删除rootfs的所有内容，释放空间 

find -xdev / -exec rm '{}' ';' 

（2）安装新的根文件系统，并切换 

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

（3）把stdin/stdout/stderr 附加到新的/dev/console，而后执行新文件系统的init程序 

上述步骤比较麻烦，并且要解决一个重要的问题：第一步删除rootfs的全部内容也删除了全部的命令，那么后续如何再使用这些命令完成其余步骤？busybox的解决方案是，提供了switch_root命令，完成所有的处理过程，使用起来很是方便。 

switch_root命令的格式是： 

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

其中NEW_ROOT是实际的根文件系统的挂载目录，执行switch_root命令前须要挂载到系统中；NEW_INIT是实际根文件系统的init程序的路径，通常是/sbin/init；-c /dev/console是可选参数，用于重定向实际的根文件系统的设备文件，通常状况咱们不会使用；而ARGUMENTS_TO_INIT则是传递给实际的根文件系统的init程序的参数，也是可选的。 

须要特别注意的是：switch_root命令必须由PID=1的进程调用，也就是必须由initramfs的init程序直接调用，不能由init派生的其余进程调用，不然会出错，提示： 

switch_root: not rootfs 

也是一样的缘由，init脚本调用switch_root命令必须用exec命令调用，不然也会出错，提示： 

switch_root: not rootfs 

二11、实践：用initramfs安装CLFS根文件系统 

如今实践一下switch_root命令，用它切换一个CLFS的根文件系统硬盘分区。个人CLFS安装在/dev/sda8硬盘分区，咱们就以此为例说明。 

咱们仍是在之前的image目录中构建 

（1）改写init脚本 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

mount /dev/sda8 /mnt （注意：为了简单，咱们直接把CLFS分区写死在init脚本中了） 

exec switch_root /mnt /sbin/init 

（2）生成新的initrd 

按上一节

“精通initramfs构建step by step （五）：initrd”

描述的cpio命令生成新的initrd。 

（3）把新的initrd拷贝到CLFS分区的/boot目录下，更名为clfs-initrd 

（4）在GRUB的menu.lst配置文件中增长一个启动项 

#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：并无向内核传递root参数信息） 

initrd /boot/clfs-initrd 

所有作完后，重启机器，选择 test for initramfs of CLFS 启动项，机器顺利进入了CLFS系统，咱们构建的initramfs用switch_root命令完成了CLFS实际根文件系统的安装和切换。 

（七）modules

二12、内核模块支持 

到目前为止，咱们在构建initramfs时尚未涉及内核模块的支持，所用到的硬件驱动程序都是直接编译到内核中。如今咱们就看看如何使initramfs支持内核模块。 

首

先，内核配置要支持模块，并支持内核模块的自动加载功能：在内核配置菜单中的激活下面的配置项，编译进内核 Load module support

/ Enable loadable module support / Automatic kernel loading ； 

而后把须要的硬件驱动程序配置模块形式，好比把个人机器上的硬盘控制器的驱动编译成模块，则选择 

Device Driver 

|---->SCSI device support 

|---->SCSI disk support 

|----->verbose SCSI error reporting (不是必须的，但可方便问题定位) 

|----->SCSI low-level drivers 

|---->Serial ATA (SATA) support 

|---->intel PIIX/ICH SATA support 

把它们配置成模块。 

最后，编译内核，并把编译好的内核模块安装到image的目录下： 

make 

make INSTALL_MOD_PATH=~/initramfs-test/image modules_install 

命

令执行完毕后，在image/lib/modules/2.6.17.13/kernel/drivers/scsi目录下安装了4个内核模文

件：scsi_mod.ko、sd_mod.ko、ata_piix.ko、libata.ko，它们就是所需的硬盘控制器的驱动程序。 

好了，都准备好了，能够用cpio命令生成inintramfs了。不过，为了方便后面的试验，咱们再把init脚本改为 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

exec /bin/sh 

使系统启动后进入shell环境，而且用exec调用的方式，使shell的pid为1，可以执行switch_root命令。 

二十3、试验：用initramfs中的内核模块安装硬盘文件系统 

用

新生成的initramfs启动系统，内核并无自动加载硬盘控制器的驱动程序，因此

/dev目录下也没有sda等硬盘设备文件。好吧，咱们本身加载内核模块文件。不幸的是，busybox的modprobe命令执行不正常，不能加载内核

模块。怀疑是busybox的modprobe命令配置或编译有问题，后续再花时间定位吧，先用insmod命令依次加载。查看/lib/modules

/2.6.17.13/modules.dep，弄清楚了4个模块的依赖关系，执行下面的命令加载： 

insmod scsi_mod 

insmod libata 

insmod ata_piix 

insmod sd_mod 

而后再用 

mdev -s 

命令生成硬盘的设备文件。 

好了，能够安装CLFS的硬盘分区，并把根文件系统切换到CLFS的硬盘分区： 

mount /dev/sda8 /mnt 

exec switch_root /mnt /sbin/init 

系统正常启动到了CLFS，咱们能够作到用initramfs中的硬盘控制器的驱动模块安装硬盘分区了。 

二十4、mdev的hotplug模式 

上面的试验中，咱们在加载完驱动模块后调用了mdev -s 命令来生成硬盘的设备文件。其实，可使用mdev的hotplug模式在加载内核时自动生成对应的设备文件： 

在执行insmod命令前，用 

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

命令设置系统的hotplug程序为mdev。 

后续使用insmod命令加载模块时，系统自动调用mdev生成相应的设备文件。 

注意：内核必须配置支持hotplug功能，而前面提到的CLFS最简内核配置方案是没有配置hotplug支持的。 

（八）coldplug 

二十5、udev的coldplug模式 

内核在启动时已经检测到了系统的硬件设备，并把硬件设备

信息经过sysfs内核虚拟文件系统导出。udev扫描sysfs文件系统，根据硬件设备信息生成热插拔（hotplug）事件，udev再读取这些事

件，生成对应的硬件设备文件。因为没有实际的硬件插拔动做，因此这一过程被称为coldplug。咱们的initramfs就是利用这一机制，加载硬件设

备的驱动程序模块。 

udev完成coldplug操做，须要下面三个程序： 

udevd——做为deamon，记录hotplug事件，而后排队后再发送给udev，避免事件冲突（race conditions）。 

udevtrigger——扫描sysfs文件系统，生成相应的硬件设备hotplug事件。 

udevsettle——查看udev事件队列，等队列内事件所有处理完毕才退出。 

在initramfs的init脚本中能够执行下面的语句实现coldplug功能： 

mkdir -p /dev/.udev/db 

udevd --daemon 

mkdir -p /dev/.udev/queue 

udevtrigger 

udevsettle 

许多文档提到的在udevd --daemon 命令前要执行 

echo > /proc/sys/kernel/hotplug 

命令，经验证，在咱们的initramfs环境下的coldplug功能中并不须要。 

二十6、试验：用udev自动加载设备驱动模块 

了解了udev的coldplug的机理，咱们就试验一下用udev自动加载设备驱动模块，并生成硬件设备文件。 

（1）从 /sbin 目录下拷贝udevd、udevtrigger、udevsettle程序到image目录下的sbin目录下，并用ldd命令找到它们所须要的动态库文件，拷贝到image目录下的lib目录下。 

（2）修改init脚本，增长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：在切换到真正根文件系统前，要把udevd进程杀掉，不然会和真正根文件系统中的udev脚本的执行相冲突。这就是上面killall udevd 语句的做用。 

（3）编写udev规则文件 

规

则文件是udev的灵魂，没有规则文件，udev没法自动加载硬件设备的驱动模块。为了简单，咱们直接使用CLFS中的40-

modprobe.rules，把它拷贝到image目录下的etc/udev/rules.d目录。有关udev的规则文件编写，已超出了本文的范围，

后续我有可能专文描述。 

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

# 

# 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}" 

语

句是实现自动加载硬件设备驱动模块功能的关键，它根据sysfs文件系统中记录的模块aliases数据，用modprobe命令加载对应的内核模块。有

关模块aliases的进一步说明，可参考CLFS手册（CLFS-1.0.0-x86）中的11.5.2.4. Module

Loading一节的描述。 

（4）拷贝modprobe命令 

前一节提到过，busybox的modprobe

命令不能正常使用，因此咱们须要拷贝 /sbin

目录下的modprobe命令到image目录下的sbin目录，供udev加载内核模块使用。再用ldd命令检查一下 /sbin/modprobe

命令所需的动态库文件，若是有则拷贝到image/lib目录下。（个人检查结果是，除了libc6外，不须要其余动态库，因此不须要拷贝） 

好了，从新生成initramfs，启动CLFS系统，initramfs可以自动加载硬盘设备的驱动模块，系统顺利地从initramfs切换到了真正的CLFS的根文件系统。 

（九）内核编译时构建initramfs补遗 

二十7、直接把cpio打包文件编译进内核 

若是咱们有一个已经作好的cpio格式的initramfs，能够在内核编译时直接编译进内核。回忆一下

第一节

的内容，咱们在内核配置参数中的initramfs sources配置项下输入构建initramfs的目录路径。其实咱们也能够直接输出现成的initramfs的文件名，这样在内核编译时，就能够把它编译进内核了。 

使用这种方法，有两点须要注意： 

（1）cpio文件不能压缩。通常做为initrd的cpio文件都通过了压缩，因此编译前须要先把压缩过的文件解压。 

（2）cpio文件的后缀名必须是 .cpio。内核编译经过 .cpio的后缀名来识别此文件是cpio打包文件，而其余文件后缀名则会被认为是initramfs构建的描述文件（关于描述文件，下面后详细说明）。 

二十8、用描述文件构建initramfs 

用内核编译工具构建initramfs的第三种方法是使用描述文件。在内核配置参数中的initramfs sources配置项下能够输入initramfs构建描述文件的文件名，内核编译工具根据描述文件完成initramfs的构建。 

描述文件的语法格式的说明以下： 

# 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： 

咱们用描述文件的方式，构建第一节中的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 

在内核配置项initramfs sources中指定描述文件hello-init.desp，编译内核时就会生成hello world的initramfs，运行效果与第一节用指定构建目录的方法构建的initramfs的彻底相同。 

注意：在

内核帮助文件中，提到initramfs

sources配置项能够指定多个目录或描述文件，内核会聚集这些目录或文件生成一个initramfs。但从个人试验来看，initramfs

sources只接受单一的目录名或文件名，输出多个目录名或文件名（之间用空格分隔），内核编译时就会出错。也许是个人方法有误，还望读者指正。 

（十）uclibc 

二十9、toolchain 

在initramfs中使用uclibc库，关键是构建uclibc的工具链toolchain。构建uclibc 的 toolchain 有两种主要方式：（1）用buildroot工具（ 

http://buildroot.uclibc.org/

）自动构建，这也是uclibc的官方标准作法。（2）用CLFS Embedded手册的方法手工建立。目前CLFS Embedded还在开发中，可在

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

中查阅。 

咱们简单地说明用buildroot工具构建uclbic的toolchain的步骤： 

（1）获取buildroot。 

推荐用svn命令从它的版本库中下载： 

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

要求使用svn命令，须要先安装subversion软件包。下载过程当中，可能会出现链接异常中断的状况，这时从新执行上述命令，继续进行下载，有可能要重复屡次。 

（2）配置buildroot 

由于咱们只是建立toolchain，因此须要作相应的配置。在buildroot的顶层目录下，执行 

make menuconfig 

命令，在缺省配置的基础上作以下配置 

Target Architecture: i386 

Target Architecture Variant: i686 

Package Selection for the target: 取消BusyBox的选项（缺省是选中的） 

Target filesystem options: 取消 ext2 root filesystem（缺省是选中的） 

Toolchain --> Toolchain type: Buildroot toolchain 

（3）编译 

执行 

make 

命令，buildroot工具会自动下载所须要的源文件并自动编译，等一两个小时后，toolchain就编译好了。编译好的toolchain位于

buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin/ 

目录下。工具命令的前缀是 i686-linux- 。 

三10、编译Busybox静态链接uclibc库 

通常而言，使用uclibc库是为了把它静态链接到busybox中。具体步骤是： 

（1）把uclibc toolchain的目录添加到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静态链接库。 

在busybox的配置界面中，选择： 

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

（3）编译 

执行 

make CROSS_COMPILE=i686-linux- 

命令“交叉编译”busybox。 

最后编译生成的是静态链接的可执行文件，不须要在initramfs中拷贝库文件。 

三11、用buildroot自动构建initramfs 

buildroot

工具实际是一个功能强大的根文件系统构建工具，它以uclibc和busybox做为系统构建的基础，toolchain只是它构建系统的中间产品。

initramfs是一种特殊的根文件系统，固然也能够用buildroot工具自动构建，下面是构建方法的简要描述： 

（1）配置 

在buildroot的配置界面下作以下的配置： 

Package Selection for the target: 选择 

Busybox 

Run Busybox's own full installation 

Use minimal target skeleton 

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

（2）编译 

执行 

make 

命令，进行编译。 

（3）输出 

构建好的cpio文件是 

buildroot/binaries/rootfs.i686.cpio.gz 

同一目录下还包含一个未压缩的文件：rootfs.i686.cpio 

构建目录则是 

buildroot/project_build_i686/uclibc/root 

能够在这个目录下对原始的initramfs进行修改调整，而后本身用cpio命令打包生成新的initramfs。 

（4）调整 

直接用buildroot生成的root.i686.cpio.gz做为initramfs，运行时会出现 

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 

错误信息的循环输出，系统不能正常运行。 

错误的缘由是没有在initramfs的/dev目录下生成相应的设备文件。须要作以下的调整： 

1）在构建目录（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下的etc/init.d目录中新增一个初始化脚本文件S10mountfs 

#!/bin/sh 

mount -t proc proc /proc 

mount -t sysfs sysfs /sys 

mdev -s 

2）更改busybox的setuid属性，不然没法执行mount命令。在构建目录（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下执行 

chmod -s bin/busybox 

命令。 

这两项调整工做作完后，在构建目录（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下执行 

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

命令，从新生成initramfs的cpio打包文件。 

（5）运行效果 

运行新的initramfs，系统出现登陆提示。输入用户名 root，密码为空，便可进入一个mini的linux系统。 

buildroot是功能强大、配置灵活的自动化构建工具，它的详细使用和配置方法超出了本文的范围，后续可能会专文描述，此处就从略了。 

来自为知笔记(Wiz)