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据我所知，initrd它充当块设备，因此需要文件系统驱动程序（例如ext2）。内核必须至少有一个内置模块来检测initrd. 在这篇文章introducing initramfs，一种用于初始 RAM 磁盘的新模型中，它写道：

但是由于缓存，ramdisk 实际上浪费了更多的内存。Linux 旨在缓存从块设备读取或写入的所有文件和目录条目，因此 Linux 将数据从 ramdisk 复制到“页面缓存”（用于文件数据）和“dentry 缓存”（用于目录条目） . 伪装成块设备的 ramdisk 的缺点是它被视为块设备。

什么是page cache和dentry cache？在段落中，这是否意味着数据被重复，因为ramdisk被视为块设备，因此所有数据都被缓存了？

相反，ramfs：

几年前，Linus Torvalds 有一个绝妙的想法：如果 Linux 的缓存可以像文件系统一样挂载会怎样？只是将文件保存在缓存中，直到它们被删除或系统重新启动之前永远不会摆脱它们？Linus 为缓存编写了一个名为“ramfs”的小型包装器，其他内核开发人员创建了一个名为“tmpfs”的改进版本（它可以将数据写入交换空间，并限制给定挂载点的大小，以便在使用之前填满）所有可用内存）。Initramfs 是 tmpfs 的一个实例。

这些基于 ram 的文件系统会自动增长或缩小以适应它们包含的数据的大小。将文件添加到 ramfs（或扩展现有文件）会自动分配更多内存，删除或截断文件会释放该内存。块设备和缓存之间没有重复，因为没有块设备。缓存中的副本是数据的唯一副本。最重要的是，这不是新代码，而是现有 Linux 缓存代码的新应用程序，这意味着它几乎不增加任何大小，非常简单，并且基于经过严格测试的基础架构。

总之，ramfs只是文件打开并加载到内存中，不是吗？

两者initrd和ramfs都是在编译时压缩的，但不同的是，initrd块设备解压缩后由内核在启动时挂载，而ramfs通过 cpio 解压缩到内存中。我对么？或者是ramfs一个非常小的文件系统？

最后，直到今天，该initrd图像仍以最新内核呈现。但是，这initrd实际上是ramfs今天使用的名称，并且只是出于历史目的吗？

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我认为你是对的。

如果您在启动时遵循所需的步骤，则很容易看出差异：

initrd

  • 创建一个ramdev块设备。它是基于 ram 的块设备，即使用内存而不是物理磁盘的模拟硬盘。
  • 该initrd文件被读取并解压缩到设备中，就像您这样做zcat initrd | dd of=/dev/ram0或类似的东西一样。
  • 包含文件系统的initrd映像，因此现在您可以照常挂载文件系统：mount /dev/ram0 /root. 自然，文件系统需要驱动程序，所以如果您使用 ext2，则必须在内核中编译 ext2 驱动程序。
  • 完毕！

initramfs

  • Atmpfs已安装：mount -t tmpfs nodev /root. tmpfs 不需要驱动程序，它总是在内核上。无需设备，无需额外的驱动程序。
  • initramfs直接解压缩到这个新的文件系统中：，zcat initramfs | cpio -i或类似的。
  • 完毕！

是的，它在很多地方仍然被调用initrd，尽管它是一个initramfs，特别是在引导加载程序中，因为它只是一个 BLOB。操作系统启动时会产生差异。

于 2012-05-15T15:27:32.507 回答
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Dentry（和 inode）缓存

Linux 中的文件系统子系统具有三层。VFS（虚拟文件系统），它实现系统调用接口并处理跨挂载点以及默认权限和限制检查。下面是单个文件系统的驱动程序，以及与块设备（磁盘、内存卡等；网络接口除外）驱动程序的接口。

VFS 和文件系统之间的接口是几个类（它是普通的 C，所以结构包含指向函数等的指针，但它在概念上是面向对象的接口）。主要的三个类是inode，描述文件系统中的任何对象（文件或目录），dentry描述目录中的条目file，以及描述进程打开的文件。挂载后，文件系统驱动程序会创建它的根，inode而dentry其他驱动程序是在进程想要访问文件并最终过期时按需创建的。那是一个 dentry 和 inode 缓存。

是的，这确实意味着对于每个打开的文件和任何目录到根目录，都必须在内核内存中分配代表它的结构inode。dentry

页面缓存

在 Linux 中，每个包含用户空间数据的内存页面都由统一的page结构表示。这可能会将页面标记为匿名（如果可用，可能会交换到交换空间）或将其与inode某个文件系统相关联（可能会被写回文件系统并从文件系统重新读取），并且它可以是任意数量的内存映射的一部分，即在某个进程的地址空间中可见。当前加载到内存中的所有页面的总和就是页面缓存。

页面用于实现 mmap 接口，而文件系统可以通过其他方式实现常规读写系统调用，但大多数接口使用也使用页面的通用函数。有一些通用函数，当请求读取文件时，分配页面并调用文件系统来逐一填充它们。对于基于块设备的文件系统，它只计算适当的地址并将此填充委托给块设备驱动程序。

ramdev（虚拟磁盘）

Ramdev 是常规块设备。这允许在其上分层任何文件系统，但它受到块设备接口的限制。这只是填充调用者分配的页面并将其写回的方法。这正是真正的块设备（如磁盘、存储卡、USB 大容量存储等）所需要的，但对于 ramdisk 这意味着数据在内存中存在两次，一次在 ramdev 的内存中，一次在由呼叫者。

这是旧的实现方式initrd。从 initrd 很少见和异国情调的时代开始。

tmpfs

Tmpfs 是不同的。这是一个虚拟文件系统。它提供给 VFS 的方法是使其工作的绝对最低限度（因此它是关于 inode、dentry 和 file 方法应该做什么的优秀文档）。文件只有在 inode 缓存中存在对应的 inode 和 dentry 时才存在，在文件创建时创建并且永不过期，除非文件被删除。当数据被写入时，页面与文件相关联，否则表现为匿名页面（数据可以存储为交换，page只要文件存在，结构就会保持使用状态）。

这意味着内存中没有额外的数据副本，整个事情要简单得多，而且速度也更快。它只是使用数据结构，作为任何其他文件系统的缓存，因为它是主存储。

这是实现initrd(的新方法initramfs，但图像仍称为 just initrd)。

这也是实现“posix共享内存”的方式（这仅仅意味着安装了tmpfs/dev/shm并且应用程序可以自由地在那里创建文件并映射它们；简单而高效）最近甚至/tmp和/run（或/var/run）经常安装tmpfs，特别是在笔记本上以防止磁盘在 SSD 的情况下必须旋转或避免一些磨损。

于 2012-05-15T16:05:39.280 回答
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最小可运行 QEMU 示例和新手解释

在这个答案中，我将：

  • 提供一个最小的可运行 Buildroot + QEMU 示例供您测试
  • 为可能在谷歌上搜索的初学者解释两者之间最基本的区别

希望这些将作为验证和理解差异的更多内部细节的基础。

此处的最小设置是完全自动化的，这就是相应的入门。

安装程序会在运行 QEMU 命令时打印出它们，并且如该 repo 中所述，我们可以轻松生成以下三种工作类型的引导：

  1. 根文件系统位于 ext2“硬盘”中：

    qemu-system-x86_64 -kernel normal/bzImage -drive file=rootfs.ext2

  2. 根文件系统在 initrd 中：

    qemu-system-x86_64 -kernel normal/bzImage -initrd rootfs.cpio

    -drive没有给出。

    rootfs.cpio包含与 相同的文件rootfs.ext2，除了它们是CPIO格式，类似于.tar：它序列化目录而不压缩它们。

  3. 根文件系统在 initramfs 中：

    qemu-system-x86_64 -kernel with_initramfs/bzImage

    既没有-drive也没有-initrd给出。

    with_initramfs/bzImage是使用与 相同的选项编译的内核normal/bzImage，除了一个：CONFIG_INITRAMFS_SOURCE=rootfs.cpio指向与示例中完全相同的 CPIO -initrd。

通过比较设置，我们可以得出每个设置的最基本属性：

  1. 在硬盘设置中，QEMU 将 bzImage 加载到内存中。

    这项工作通常由引导加载程序/固件在GRUB 等真实硬件中完成。

    Linux 内核启动，然后使用其驱动程序从磁盘读取根文件系统。

  2. 在 initrd 设置中，除了将内核加载到内存中之外，QEMU 还进行了一些引导加载程序工作：它还：

    这一次，内核直接使用rootfs.cpio内存，因为不存在硬盘。

    重新启动后写入不会持久，因为所有内容都在内存中

  3. 在 initramfs 设置中，我们构建内核有点不同：我们也将 提供给rootfs.cpio内核构建系统。

    内核构建系统然后知道如何将内核映像和 CPIO 粘贴到单个映像中。

    因此，我们需要做的就是将 bzImage 传递给 QEMU。QEMU 将其加载到映像中，就像它为其他设置所做的那样，但没有其他要求：CPIO 也被加载到内存中，因为它被粘在内核映像上！

于 2019-01-22T10:32:25.450 回答
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在上面的优秀答案中添加另一个值得注意的区别initrd和initramfs未提及的区别。

  • 默认情况下，内核会initrd移交给用户空间pid 1/sbin/init
  • 然而，较新的 initramfs 会改变并pid 1执行/init

因为它可能成为一个陷阱（请参阅https://unix.stackexchange.com/a/147688/24394）

于 2019-01-31T12:10:19.757 回答