Linux启动过程与initramfs


Linux启动过程概述

这里先简单列一下 Linux 操作系统启动的全过程:

  1. 按下电脑的电源键后,电脑通电,BIOS启动;
  2. BIOS读取硬盘的MBR,运行启动扇区中的代码,旧系统往往需要自己写启动扇区,而新系统基本上由专用的启动软件接管了,在 Linux 世界中,目前都是用的 Grub2。由于启动扇区空间太小,放不下太复杂的代码逻辑,所以 Grub2 也使用了多阶段启动的策略;
  3. Grub2 负责将操作系统内核加载到内存,如果有必要,也会把 initramfs 文件加载到内存,然后将控制权交给内核;
  4. 内核进行初始化,内核的初始化过程结束后,就会把控制权交给/init程序,从此进入用户空间;
  5. 因为内核先是将 initramfs 文件挂在为根文件系统,所以刚开始运行的/init程序其实是 initramfs 文件中的,所以该文件需要的重要的初始化脚本、内核模块、配置文件等,都位于 initramfs 文件中,这也是为什么很多时候我们修改了某些配置文件后,需要先更新 initramfs 文件再重启操作系统才会生效;
  6. initramfs 文件中的/init程序负责挂载硬盘上的文件系统,然后再把根文件系统切换到硬盘上的根分区,再运行/sbin/init程序,这时所有程序、配置文件、脚本都是使用的硬盘上的了,当然,网络文件系统也是同理。可以看出 init 程序的运行也是一个分阶段的过程;
  7. /sbin/init程序负责系统的初始化、各种服务的运行、用户的登陆等等;
  8. 如果需要运行图形界面,则/sbin/init程序会运行 Display Manager,在 Fedora 中是 gdm,在 Ubuntu 中是 lightdm。然后 Display Manager 负责启动整个图形界面。

initramfs概述

Initramfs/Initrd 用于创建一个系统启动初期的小型用户空间,解决复杂启动流程问题,作为真实rootfs挂载前的过渡。

创建一个initramfs

# dracut [--force] [/PATH/TO/new_image_name] [kernel version]

这将创建一个通用的initramfs image,包含尽可能多的当前active kernel的驱动模块和系统工具,image默认位置:/boot/initramfs-<kernel version>.img;–force选项用于强行覆盖已经存在的同名initramfs;可以在cmdline指名新image的路径和名称及为哪一个版本的kernel制作image;如果想制作一个更轻、更小、启动速度更快的initramfs,可以添加–hostonly选项,通常需要制作一个全功能通用型image以备不时之需。

  • 查看initramfs包含的文件列表及某个文件的内容
# lsinitrd | less
# lsinitrd -f /etc/ld.so.conf

include ld.so.conf.d/*.conf    注:ld.so.conf文件的全部内容

  • 添加模块

一些dracut内置模块默认不会添加至initramfs中,可以在/etc/dracut.conf或/etc/dracut.conf.d/xxx.xonf中添加,也可以使用–add选项

# dracut --add bootchart initramfs-bootchart.img

查看所有可用的dracut模块

# dracut --list-modules
  • 忽略(不添加)模块

用于精简initramfs,同样可以在配置文件(man 5 dracut.conf)或命令行操作,如下示例:去除lvm逻辑卷支持

# dracut –omit “multipath lvm” no-multipath-lvm.img

  • 手动添加没有被dracut自动识别的kernel模块

同理,/etc/dracut.conf或/etc/dracut.conf.d/xxx.conf或cmdline

# dracut --add-drivers mymod initramfs-with-mymod.img
  • kernel启动参数(/boot/grub[2]/grub.cfg)
查看当前系统启动参数
# dracut --print-cmdline
 root=UUID=8b8b6f91-95c7-4da2-831b-171e12179081 rootflags=rw,relatime,discard,data=ordered rootfstype=ext4
指定启动设备
root=/dev/sdX
- OR -
root=UUID=19e9dda3-5a38-484d-a9b0-fa6b067d0331
- OR -
root=LABEL=XXX
查看磁盘id及label
blkid
- OR -
ls -l /dev/disk/by-uuid && ls -l /dev/disk/by-label
屏蔽kernel模块(即:使其不能自动加载)
rd.driver.blacklist=mptsas rd.driver.blacklist=nouveau
在kernel command line上指明initramfs的启动参数,可以加快启动速度;如果不指明,dracut将在最大的范围内查找
#This turns off every automatic assembly of LVM, MD raids, DM raids and crypto LUKS
rd.luks=0 rd.lvm=0 rd.md=0 rd.dm=0
综上所述,加快initramfs启动速的途径有两种,一是在生成initramfs image之前直接精简其内容,二是通地操作grub.cfg的启动参数实现
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2 thoughts on “Linux启动过程与initramfs

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