initramfs 是什么

嵌入式
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结论速览

  • initramfs 本质就是一套用于 Linux 启动阶段的目录和文件。
  • rootfs.cpio.gz 是打包产物：find 列文件、cpio 打包、gzip 压缩，三件事各管一段。
  • 内核拿到 initramfs 后解压展开到 RAM，形成 /，然后寻找并执行 /init。
  • initramfs 运行期间就是根文件系统，掉电即消失；ext4 rootfs 装在 eMMC/SD/SSD 上，长期保存、由内核挂载。
  • 两种放法：CONFIG_INITRAMFS_SOURCE 编进内核，或由 U-Boot 与 Kernel、DTB 一起加载到 RAM。

1. 本质

initramfs 本质上就是：

一套用于 Linux 启动阶段的目录和文件。

例如：

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rootfs/
├── init
├── bin/
│   └── busybox
├── dev/
├── proc/
├── sys/
└── etc/

这些最开始只是 PC 上的普通文件和目录。

2. 为什么会出现 rootfs.cpio.gz

可以把目录打包：

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cd rootfs
find . | cpio -o -H newc | gzip > rootfs.cpio.gz

其中：

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find
 ↓
列出文件

cpio
 ↓
把这些文件打成一个 archive

gzip
 ↓
压缩 archive

因此：

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rootfs/
 ↓
cpio
 ↓
rootfs.cpio
 ↓
gzip
 ↓
rootfs.cpio.gz

cpio 负责打包，gzip 负责压缩。

3. Kernel 如何使用 initramfs

Kernel 启动时获得 initramfs 后，会把里面的内容展开到 RAM。

过程：

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rootfs.cpio.gz
 ↓
Kernel 解压
 ↓
在 RAM 中形成 /
 ↓
寻找 /init
 ↓
执行 /init

所以运行后看到的是：

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/
├── init
├── bin/
├── dev/
├── proc/
└── sys/

4. initramfs 和 ext4 rootfs 的区别

initramfs：

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文件包
 ↓
启动时解到 RAM
 ↓
运行期间作为 /
 ↓
掉电消失

ext4 rootfs：

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eMMC / SD / SSD
 ↓
长期保存
 ↓
Kernel 挂载
 ↓
作为 /

因此 initramfs 很适合：

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系统 bring-up
救援环境
安装环境
极简嵌入式系统
早期启动环境

5. initramfs 可以放在哪里

有两种常见方式。

5.1 编译进 Kernel

通过：

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CONFIG_INITRAMFS_SOURCE

直接把 rootfs 嵌进内核镜像。

5.2 由 U-Boot 单独加载

例如：

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Kernel
rootfs.cpio.gz
DTB

分别加载到 RAM，再由 U-Boot 启动 Linux。

两种方式最终效果类似：

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Kernel 得到 initramfs
 ↓
展开
 ↓
执行 /init