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为什么linux 启动失败会进入initramfs
0 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:
按下电脑的电源键后,电脑通电,BIOS启动;
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;
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;
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;
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;
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;
/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;
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。
1 initramfs概述
initramfs 即 initram file system,翻译成中文意思就是 初始 ram 文件系统,基于 tmpfs,是一种大小灵活,直接作用在内存中的文件系统。initramfs 包含的工具和脚本,在正式的根文件系统的初始化脚本 init 启动之前,就被挂载。initramfs 是可选的,内核编译选项默认开启 initramfs(initrd)。那么什么情况下考虑使用 initramfs 呢?
加载模块,如三方驱动
定制化启动系统
制作一个很小的 rescue shell
内核不能,但是用户态可以完成的命令
initramfs 在内核启动的早期提供用一个户态环境,用于完成在内核启动阶段不易完成的工作。initramfs 包含的工具可以解密抽象层(用于加密的文件系统),逻辑卷管理器,软件 RAID,蓝牙驱动程序等。
一个 initramfs 至少包含一个文件,即 /init,内核将这个文件执行起来的进程设置为 main init 进程,pid = 1。内核挂载 initramfs 时,文件系统的根分区并没有挂载,所以无法访问文件系统中的文件。大多数嵌入式设备可能需要一个 shell,那么也会在 initramfs 打包进一个 shell。如果还需要其他工具或者脚本,也可以打包进 initramfs,但注意,必须包含依赖,因为 initramfs 是一个能够独立运行的 ram 文件系统。
2 initramfs 如何工作
initramfs 和我们常见的文件系统类似,可能存在 /usr、/bin 等目录。里面包含着我们的工具和脚本。initramfs 需要使用 cpio 来归档,cpio 是一个有着古老历史的文件归档解决方案,类似于 linux 中常用的 tar,或者 windows 中的 zip,主要作用是将多个文件打包成一个文件(但是没有压缩)。使用 cpio,是因为其代码易于实现,而且能够兼容更多的设备。
归档之后,需要考虑 initramfs 文件的体积,要进一步压缩,减少内存或磁盘的占用。所有文件,工具,库,配置设置(如果适用)等都放入 cpio 归档后,使用 gzip 实用程序压缩 cipo 文件,并将其与linux 内核一起存储。引导加载程序(通常是 grub 或者 uboot)将在引导时将其提供给内核,以便内核知道需要一个 initramfs。
内核一旦检测到 initramfs,会创建一个 tmpfs 文件系统,提取 gzip 中存档的 initramfs,并存入 tmpfs 中,内核启动 tmpfs 文件系统中的 init 脚本。该脚本用于挂载实际的根文件系统,当完成根文件系统和其他的一些重要的文件系统的安装之后,init 脚本会切换至真实的根文件系统,并在系统上调用 / sbin / init 二进制文件,进行后续的启动过程。
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。
3 在initramfs中修复磁盘文件损坏
了解了上述内容,就明白了为什么在非正常关机等情况下,文件系统损坏为什么会停留在initramfs中了。
修复命令如下:
(1)想一想自己根分区的文件系统名是什么,有的人的是/dev/sda1,有的人的是/dev/sda4,这个不固定,不过进入initramfs模式后一般界面最上方会显示有,如果没有的可以用系统U盘启动看看;
(2)确定根分区位置后输入命令fsck -t ext4 /dev/sda1 -y(/dev/sda1换成自己的);