INITRD(4)

ИМЯ
initrd - RAM-диск, инициализируемый загрузчиком

НАСТРОЙКА
Устройство /dev/initrd — это блочное устройство, доступное только для чтения, имеющее старший номер 1 и младший номер 250. Обычно, /dev/initrd принадлежит root.disk с правами 0400 (читать может только root). Если /dev/initrd ещё не создано, то это можно сделать с помощью команд:

    mknod -m 400 /dev/initrd b 1 250
    chown root:disk /dev/initrd

Для использования /dev/initrd с поддержкой «диска в RAM» и «начального диска в RAM» ядро Linux должно быть собрано с параметрами CONFIG_BLK_DEV_RAM=y и CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y. При использовании /dev/initrd драйвер диска в RAM не может загружаться как модуль.

ОПИСАНИЕ
Специальный файл /dev/initrd — блочное устройство, доступное только для чтения. Данное устройство представляет собой диск, расположенный в оперативной памяти, который инициализируется (т.е. загружается) системным загрузчиком до запуска ядра. Затем ядро может использовать содержимое блочного устройства /dev/initrd для двухфазовой загрузки системы.

Во время первой фазы ядро запускается и монтирует начальную корневую файловую систему из содержимого /dev/initrd (например, RAM-диска, инициализированного системным загрузчиком). Во время второй фазы из начального содержимого корневого устройства загружаются дополнительные драйверы и модули. После загрузки дополнительных модулей с другого устройства монтируется новая корневая файловая система (т.е., нормальная корневая файловая система).

  Выполнение загрузки
При загрузке с initrd система загружается следующим образом:

1.  Загрузчик загружает файл ядра и содержимое /dev/initrd в память.

2.  При запуске ядра, оно разархивирует и копирует содержимое устройства /dev/initrd на устройство /dev/ram0, а затем освобождает память, занятую /dev/initrd.

3.  Затем ядро монтирует устройство /dev/ram0 для чтения и записи в качестве начальной корневой файловой системы.

4.  Если заданная нормальная корневая файловая система также является начальной корневой файловой системой (например, /dev/ram0), то ядро переходит к последнему пункту для нормальной загрузки.

5.  Если в начальной корневой файловой системе находится исполняемый файл /linuxrc, то он исполняется с UID 0. Файл /linuxrc должен иметь разрешения на исполнение. Файл /linuxrc может быть любым допустимым исполняемым файлом, даже файлом сценария.

6.  Если /linuxrc не выполняется или когда /linuxrc заканчивает выполнение, монтируется нормальная корневая файловая система. Если /linuxrc завершается и имеется какая-либо файловая система, примонтированная к начальной корневой файловой системе, то поведение ядра НЕ ОПРЕДЕЛЕНО. Смотрите подробности о поведении текущей версии ядра в разделе ЗАМЕЧАНИЯ.

7.  Если в нормальной корневой файловой системе есть каталог /initrd, то устройство /dev/ram0 перемещается из / в /initrd. Иначе, если каталог /initrd не существует, то устройство /dev/ram0 размонтируется. При перемещении из / в /initrd устройство /dev/ram0 не размонтируется, и потому процессы, запущенные с /dev/ram0, продолжают выполняться. Если каталог /initrd не существует в нормальной корневой файловой системе и какие-либо процессы с /dev/ram0 продолжают выполняться после завершения /linuxrc, то поведение ядра НЕ ОПРЕДЕЛЕНО. Смотрите подробности о поведении текущей версии ядра в разделе ЗАМЕЧАНИЯ.

8.  Выполняется обычная процедура загрузки (например, вызов /sbin/init) с нормальной корневой файловой системой.

  Параметры
При использовании initrd на загрузку ядра влияют следующие параметры системного загрузчика:

initrd=имя_файла
    Определяет файл, который нужно загрузить в качестве содержимого /dev/initrd. Для LOADLIN это параметр командной строки. Для LILO вы должны использовать эту команду в файле настройки LILO — /etc/lilo.config. Имя файла, определяемое этим параметром, обычно является образом файловой системы, сжатым программой gzip.

noinitrd
    Этот загрузочный параметр отменяет двухфазную процедуру загрузки. Ядро выполняет обычную процедуру загрузки так, если бы устройство /dev/initrd не было инициализировано. С этим параметром всё содержимое /dev/initrd, загруженное в память системным загрузчиком, сохраняется. Этот параметр разрешает устройству /dev/initrd содержать любые данные, не ограничиваясь образом файловой системы. Однако, устройство /dev/initrd доступно только для чтения и может быть прочитано только один раз после запуска системы.

root=имя_устройства
    Определяет устройство, которое должно быть использовано в качестве нормальной корневой файловой системы. Для LOADLIN это параметр командной строки Для LILO этот параметр определяется во время загрузки или строкой в файле настройки LILO — /etc/lilo.config. Устройство, определяемое этим параметром, должно быть монтируемым устройством, имеющим подходящую корневую файловую систему.

  Смена нормальной корневой файловой системы
По умолчанию, для определения нормальной корневой файловой системы используются настройки ядра (например, установленные в файле ядра с помощью rdev(8) или на этапе сборки ядра) или параметр системного загрузчика. При монтировании нормальной корневой файловой системы по NFS для задания настроек NFS нужно использовать загрузочные параметры nfs_root_name и nfs_root_addrs. Дополнительную информацию об этом можно найти в файле документации к ядру Documentation/filesystems/nfs/nfsroot.txt (или Documentation/filesystems/nfsroot.txt в Linux 2.6.33). Также дополнительная информация по настройкам корневой файловой системы содержится в документации к LILO и LOADLIN.

Также сменить нормальное корневое устройство можно из /linuxrc. Для этого должен быть смонтирован каталог /proc. После монтирования /proc, сменить нормальное корневое устройство из /linuxrc можно записав настройки в proc-файлы /proc/sys/kernel/real-root-dev, /proc/sys/kernel/nfs-root-name и /proc/sys/kernel/nfs-root-addrs. Для смены физического корневого устройства из /linuxrc нужно записать номер нового устройства корневой файловой системы в /proc/sys/kernel/real-root-dev. Для смены корневой файловой системы NFS из /linuxrc нужно записать настройки NFS в файлы /proc/sys/kernel/nfs-root-name и /proc/sys/kernel/nfs-root-addrs, а затем записать 0xff (номер псевдо-NFS-устройства) в файл /proc/sys/kernel/real-root-dev. Так, например, следующие команды изменят нормальное корневое устройство на /dev/hdb1:

    echo 0x365 >/proc/sys/kernel/real-root-dev

В качестве примера c NFS, следующие команды изменят нормальное корневое устройство на каталог NFS /var/nfsroot на NFS-сервере локальной сети с IP-адресом 193.8.232.7 для системы с IP-адресом 193.8.232.2 и именем 'idefix':

    echo /var/nfsroot >/proc/sys/kernel/nfs-root-name
    echo 193.8.232.2:193.8.232.7::255.255.255.0:idefix \
        >/proc/sys/kernel/nfs-root-addrs
    echo 255 >/proc/sys/kernel/real-root-dev

Замечание: Файл /proc/sys/kernel/real-root-dev для смены корневой файловой системы больше не применяется. Современный метод смены корневой файловой системы описан в файле кода ядра Linux Documentation/admin-guide/initrd.rst (или Documentation/initrd.txt до Linux 4.10), а также в pivot_root(2) и pivot_root(8).

  Использование
Основной причиной реализации initrd стала потребность в настройках модулей ядра во время установки системы.

Возможный сценарий установки системы:

1.  Программа-загрузчик стартует с дискеты или другого носителя с минимальным ядром (например, включающим поддержку /dev/ram, /dev/initrd и файловой системы ext2) и загружает в /dev/initrd начальную файловую систему, сжатую программой gzip.

2.  Исполняемый файл /linuxrc определяет: (1) что необходимо, чтобы смонтировать нормальную корневую файловую систему (т.е., тип устройства, драйверы, файловую систему) и (2) носитель распространения (например, CD-ROM, сеть, лента, …). Для этого может быть задан вопрос пользователю, запущена автоматического определения или использован гибридный подход.

3.  Исполняемый файл /linuxrc загружает необходимые модули из начальной корневой файловой системы.

4.  Исполняемый файл /linuxrc создаёт и заполняет корневую файловую систему (на этой стадии нормальная корневая файловая система ещё не является законченной системой).

5.  Исполняемый файл /linuxrc устанавливает /proc/sys/kernel/real-root-dev, размонтирует /proc, нормальную корневую файловую систему и все другие файловые системы, которые он монтировал, а затем завершает работу.

6.  Затем ядро монтирует нормальную корневую файловую систему.

7.  Теперь, поскольку файловая система доступна и полноценна, может быть установлен системный загрузчик.

8.  Системный загрузчик настраивается так, чтобы загружать в /dev/initrd файловую систему с набором модулей, которые были использованы для запуска системы в первый раз (например, устройство /dev/ram0 может быть изменено, затем размонтировано и, наконец, образ записывается из /dev/ram0 в файл).

9.  Система теперь может загружаться, и можно выполнять дополнительные действия по установке.

Ключевая роль /dev/initrd в вышеописанном механизме — в повторном использовании данных настройки во время нормальных действий системы без необходимости начального выбора ядра, загрузки ядра большего размера или пересборки ядра.

Второй вариант, где пригодится initrd — установка Linux на системы с различными наборами оборудования в одной обслуживаемой сети. В таких случаях может быть желательно использовать лишь небольшой набор ядер (в идеале — одно) и поддерживать как можно меньше по объему специфических изменений под конкретные системы. В этом случае создайте общий файл со всеми необходимыми модулями. После этого будет разным только файл /linuxrc или файл, запускаемый /linuxrc.

Третий вариант — более удобные диски восстановления системы. Поскольку информация, например расположение раздела корневой файловой системы, не нужна во время начальной загрузки, загруженная с /dev/initrd система может использовать диалоговый режим и/или автоматическое определение с последующей, возможно, проверкой правильности.

И наконец, дистрибутивы Linux на CD-ROM могут использовать initrd для упрощения установки с CD-ROM. Дистрибутив может использовать LOADLIN для непосредственной загрузки /dev/initrd с CD-ROM без необходимости в дискетах. Дистрибутив также может использовать загрузочную дискету LILO и затем запускаться с помощью /dev/initrd с большего RAM-диска, находящегося на CD-ROM.

ФАЙЛЫ
/dev/initrd
/dev/ram0
/linuxrc
/initrd

ЗАМЕЧАНИЯ

1.  В текущем ядре все файловые системы, которые остаются смонтированными, когда /dev/ram0 перемещается из / в /initrd, остаются доступными. Между тем, элементы /proc/mounts не обновляются.

2.  В текущем ядре, если каталог /initrd не существует, то /dev/ram0 НЕ будет полностью размонтирован, если /dev/ram0 используется какими-либо процессами или на нём смонтирована какая-либо файловая система. Если /dev/ram0 НЕ размонтирован полностью, то /dev/ram0 остаётся в памяти.

3.  При использовании /dev/initrd не нужно полагаться на поведение, описанное ранее. Поведение ядра Linux может измениться в будущих версиях.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
chown(1), mknod(1), ram(4), freeramdisk(8), rdev(8)

Файл Documentation/admin-guide/initrd.rst (или Documentation/initrd.txt до Linux 4.10) из дерева исходного кода ядра Linux, документация к LILO, документация к LOADLIN, документация к SYSLINUX.