Der Boot-Vorgang

Beim Booten mit initrd startet das System wie folgt:

(1)

Der Boot-Loader lädt den Kernel und den Inhalt von /dev/initrd in den Speicher.

(2)

Wenn der Kernel startet, dekomprimiert und kopiert er den Inhalt des Gerätes /dev/initrd auf Gerät /dev/ram0 und gibt dann den Speicher frei, den /dev/initrd belegte.

(3)

Der Kernel bindet dann das Gerät /dev/ram0 schreib- und lesbar als anfängliches Wurzeldateisystem ein.

(4)

Wenn das angegebene normale Wurzeldateisystem auch das anfängliche Wurzeldateisystem ist (z.B. /dev/ram0), springt der Kernel zum letzten Schritt für die übliche Boot-Sequenz.

(5)

Wenn im anfänglichen Wurzeldateisystem die ausführbare Datei /linuxrc vorhanden ist, wird sie mit UID 0 ausgeführt. (Die Datei /linuxrc muss über Ausführungsrechte verfügen. Sie kann eine beliebige gültige, ausführbare Datei sein, also auch ein Shell-Skript.)

(6)

Wenn /linuxrc nicht ausgeführt oder wenn /linuxrc beendet wird, wird das normale Wurzeldateisystem eingebunden. (Wenn /linuxrc beendet wird, wenn noch Dateisysteme im anfänglichen Wurzeldateisystem eingehängt sind, dann ist das Verhalten des Kernels NICHT FESTGELEGT; siehe den Abschnitt ANMERKUNGEN für das aktuelle Kernel-Verhalten.)

(7)

Wenn im normalen Wurzeldateisystem ein Verzeichnis /initrd vorhanden ist, wird das Gerät /dev/ram0 von / auf /initrd gelegt. Wenn das Verzeichnis /initrd nicht vorhanden ist, wird das Gerät /dev/ram0 ausgehängt. (Wenn /dev/ram0 von / nach /initrd verschoben wird, wird /dev/ram0 nicht ausgehängt und damit können Prozesse weiterhin von /dev/ram0 ausgeführt werden. Wenn das Vorzeichnis /initrd nicht auf dem normalen Wurzeldateisystem existiert und noch weiterhin Prozesse von /dev/ram0 ausgeführt werden, wenn /linuxrc sich beendet, ist das Verhalten des Kernels NICHT FESTGELEGT; siehe den Abschnitt ANMERKUNGEN für das aktuelle Kernel-Verhalten.)

(8)

Die übliche Boot-Sequenz (z.B. Aufruf von /sbin/init) wird auf dem normalen Wurzeldateisystem durchgeführt.

Optionen

Die folgenden Optionen des Boot-Loaders wirken sich auf das Verhalten des Kernels beim Systemstart aus, wenn sie mit initrd verwendet werden:

initrd=Dateiname

Gibt die Datei an, die als Inhalt von /dev/initrd geladen wird. Für LOADLIN ist das eine Befehlszeilenoption. Für LILO müssen Sie diesen Befehl in der LILO-Konfigurationsdatei /etc/lilo.config verwenden. Die mit dieser Option angegebene Datei ist typischerweise ein komprimiertes Dateisystem-Abbild.

noinitrd

Diese Boot-Option deaktiviert den zweiphasigen Systemstart. Der Kernel führt die übliche Boot-Sequenz aus, als ob /dev/initrd nicht initialisiert wurde. Mit dieser Option bleiben alle vom Boot-Loader in den Speicher geladenen Inhalte von /dev/initrd erhalten. Diese Option ermöglicht, dass der Inhalt von /dev/initrd aus beliebigen Daten bestehen kann und nicht auf Dateisystem-Abbilder beschränkt sein muss. Allerdings ist das Gerät /dev/initrd schreibgeschützt und kann nur einmal nach dem Systemstart gelesen werden.

root=Gerätename

Gibt das Gerät an, das als normales Wurzeldateisystem verwendet werden soll. Für LOADLIN ist dies ist eine Befehlszeilen-Option. Für LILO kann diese Option beim Systemstart oder als Optionszeile in der LILO-Konfigurationsdatei /etc/lilo.config verwendet werden. Das durch diese Option angegebene Gerät muss eingehängt werden können und ein geeignetes Wurzeldateisystem enthalten.

Wechsel des normalen Wurzeldateisystems

Standardmäßig werden die Kernel-Einstellungen (z. B. mit rdev(8) in der Kernel-Datei gesetzt oder in die Kernel-Datei kompiliert) oder die Options-Einstellungen des Boot-Loaders für das normale Wurzeldateisystem verwendet. Für ein über NFS eingebundenes normales Wurzeldateisystem müssen die Boot-Optionen nfs_root_name und nfs_root_addrs genutzt werden, um die NFS-Einstellungen zu übergeben. Für weitere Informationen über via NFS eingebundene Wurzeldateisysteme lesen Sie die Kernel-Dokumentation in der Datei Documentation/filesystems/nfs/nfsroot.txt (oder Documentation/filesystems/nfsroot.txt vor Linux 2.6.33). Weitere Informationen über das Einstellen des Wurzeldateisystems finden sich in den Dokumentationen von LILO und LOADLIN.

Die ausführbare Datei /linuxrc kann auch das normale Wurzelgerät ändern. Damit /linuxrc das normale Wurzelgerät ändern kann, muss /proc eingehängt sein. Nach dem Einhängen von /proc ändert /linuxrc das normale Wurzelgerät durch das Schreiben in die proc-Dateien /proc/sys/kernel/real-root-dev, /proc/sys/kernel/nfs-root-name und /proc/sys/kernel/nfs-root-addrs. Ein physisches Wurzelgerät wird geändert, indem /linuxrc die Gerätenummer des neuen Wurzeldateisystems in /proc/sys/kernel/real-root-dev schreibt. Für ein NFS-Wurzeldateisystem wird das Wurzelgerät geändert, indem /linuxrc die NFS-Einstellung in die Dateien /proc/sys/kernel/nfs-root-name und /proc/sys/kernel/nfs-root-addrs schreibt und dann 0xff (z. B. die NFS-Pseudo-Gerätenummer) in die Datei /proc/sys/kernel/real-root-dev schreibt. Zum Beispiel würde der folgende Shell-Befehl das normale Wurzelgerät auf /dev/hdb1 ändern:

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

Ein NFS-Beispiel: Die folgenden Shell-Befehlszeilen würden das normale Wurzelgerät für ein System mit der IP-Nummer 193.8.232.2 und dem Namen »idefix« auf das NFS-Verzeichnis /var/nfsroot auf einem NFS-Server mit der IP-Nummer 193.8.232.7 im lokalen Netzwerk ändern:

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

Hinweis: Die Verwendung von /proc/sys/kernel/real-root-dev für die Änderung des Wurzeldateisystems ist veraltet. Die Linux-Kernel-Quelldatei Documentation/admin-guide/initrd.rst (oder Documentation/initrd.txt vor Linux 4.10) sowie pivot_root(2) und pivot_root(8) informieren über das moderne Verfahren zur Änderung des Wurzeldateisystems.

Verwendung

Die Hauptmotivation für die Implementierung von initrd war, bei der Installation des Systems eine modulare Kernel-Konfiguration zu ermöglichen.

Ein mögliches Szenario für eine Systeminstallation ist das folgende:

(1)

Das Ladeprogramm startet von einer Diskette oder einem anderen Medium mit einem minimalen Kernel (beispielsweise mit Unterstützung für /dev/ram, /dev/initrd und das ext2-Dateisystem) und lädt /dev/initrd mit einer komprimierten Version des anfänglichen Dateisystems.

(2)

Die ausführbare Datei /linuxrc bestimmt, was für (1) das Einhängen des normalen Wurzeldateisystems (z.B. Gerätetyp, Gerätetreiber, Dateisystem) und (2) der Installationsmedien (z.B. CD-ROM, Netzwerk, Band, …) erforderlich ist. Dies kann durch Befragung des Benutzers, dem Selbstuchen des Gerätes oder mit einem hybriden Ansatz erfolgen.

(3)

Die ausführbare Datei /linuxrc lädt die notwendigen Module aus dem anfänglichen Wurzeldateisystem.

(4)

Die ausführbare Datei /linuxrc erstellt und füllt das Wurzeldateisystem. (In diesem Stadium muss das normale Wurzeldateisystem noch kein vollständiges System sein.)

(5)

Die ausführbare Datei /linuxrc schreibt /proc/sys/kernel/real-root-dev, hängt /proc, das normale Wurzeldateisystem und alle weiteren von ihm eingehängten Dateisysteme aus und beendet sich dann.

(6)

Der Kernel bindet dann das normale Wurzeldateisystem ein.

(7)

Nachdem das System intakt ist und darauf zugegriffen werden kann, kann der Boot-Loader installiert werden.

(8)

Der Boot-Loader ist so konfiguriert, dass er in /dev/initrd ein Dateisystem mit dem Satz von Modulen lädt, die beim Systemstart eingesetzt waren. (z.B. kann das Gerät /dev/ram0 modifiziert, danach ausgehängt und schließlich sein Abbild (Image) in eine Datei geschrieben werden.)

(9)

Das System ist nun bootfähig und zusätzliche Installationsaufgaben können durchgeführt werden.

Die Schlüsselrolle von /dev/initrd im Vorgehenden ist es, die Konfigurationsdaten während des normalen Betriebs weiter zu verwenden, ohne dass der ursprüngliche Kernel ausgewählt, ein großer generischer Kernel eingesetzt oder ein Kernel neu kompiliert werden muss.

Ein zweites Szenario sind Netzwerk-Installationen, in denen Linux auf Systemen mit verschiedenen Hardware-Konfigurationen läuft. In solchen Fällen kann es wünschenswert sein, nur eine kleine Gruppe von Kerneln (im Idealfall nur einen) zu verwenden und den systemspezifischen Teil der Konfigurationsinformationen so klein wie möglich zu halten. Erstellen Sie für diesen Fall eine gemeinsame Datei mit allen benötigten Modulen. Dann muss nur die Datei /linuxrc oder eine von /linuxrc ausgeführte Datei individuell angepasst werden.

Ein drittes Szenario sind komfortable Reparatur-CDs. Weil Informationen wie die Position der Wurzeldateisystem-Partition zur Boot-Zeit nicht erforderlich sind, kann das aus /dev/initrd geladene System einen Dialog und/oder eine automatische Erkennung verwenden und dem eine Plausibilitätsprüfung folgen lassen.

Nicht zuletzt können Linux-Distributionen auf CD-ROM initrd für die einfache Installation von der CD-ROM verwenden. Die Distribution kann LOADLIN verwenden, um /dev/initrd direkt von der CD-ROM zu laden und Disketten überflüssig zu machen. Die Distribution könnte auch eine LILO-Bootdiskette verwenden und dann über /dev/initrd eine größere RAM-Disk von der CD-ROM laden.