構建initramfs文件系統

（一）hello world
一、initramfs是什麼
在2.6版本的linux內核中，都包含一個壓縮過的cpio格式的打包文件。當內核啓動時，會從這個打包文件中導出文件到內核的rootfs文件系統，然後內核檢查rootfs中是否包含有init文件，如果有則執行它，作爲PID爲1的第一個進程。這個init進程負責啓動系統後續的工作，包括定位、掛載“真正的”根文件系統設備（如果有的話）。如果內核沒有在 rootfs中找到init文件，則內核會按以前版本的方式定位、掛載根分區，然後執行/sbin/init程序完成系統的後續初始化工作。
這個壓縮過的cpio格式的打包文件就是initramfs。編譯2.6版本的linux內核時，編譯系統總會創建initramfs，然後把它與編譯好的內核連接在一起。內核源代碼樹中的usr目錄就是專門用於構建內核中的initramfs的，其中的initramfs_data.cpio.gz文件就是initramfs。缺省情況下，initramfs是空的，X86架構下的文件大小是134個字節。
二、構建第一個initramfs：hello world
從C語言開始，學習計算機編程語言的第一個程序幾乎都是hello world，因此我們也構建一個最簡單的hello world式的initramfs，以說明initramfs的基本構建方法。
initramfs的靈魂是init文件（或者叫程序，因爲它會被內核第一個執行），我們先寫一個簡單的init程序，它會在內核的console中打印出經典的hello world信息。
hello.c：
#include
#include
int main(int argc,char argv[])
{
printf("hello world, from initramfs.\n");
sleep(9999999);
return 0;
}
其中的sleep（）函數語句是爲了避免執行時內核很快打出panic的信息，並非功能上的需要。
接着把hello.c編譯成靜態連接程序：
gcc -o hello_static -static -s hello.c
命令行中的-s參數表示編譯後的程序不包含調試定位信息，目的是減少編譯出來的程序文件的大小。
再創建一個initramfs的構建源文件目錄p_w_picpath，把hello_static程序拷入這個目錄，並改名爲init。
在p_w_picpath目錄下，創建一個dev/console的設備文件，否init程序無法在內核console中輸出信息：
mknod -m 600 dev/console c 5 1
注意，執行這個命令需要有root權限。
好了，現在可以設置內核配置參數，進行initramfs的構建了：
在general setup配置目錄下的initramfs sources配置項下輸入p_w_picpath的路徑名，比如我的路徑就是/home/wyk/initramfs-test/p_w_picpath。因爲我們的init程序是ELF格式的，所以內核需要支持ELF的可執行文件，否則啓動這個init程序會失敗。在內核的 Executable file formats配置目錄下，選擇 kernel support for ELF binaries，則可使內核支持ELF格式的可執行文件。其他內核配置參數根據實際需要設置即可，不過，爲了減少內核編譯時間，可參考這篇文章
http://linuxman.blog.ccidnet.com/blog-htm-do-showone-uid-60710-type-blog-itemid-293122.html
設置一個最簡單的內核配置。
內核配置參數設置完成後，按常規的內核編譯方法進行編譯，initramfs就自動連接到編譯好的內核映像文件中了。
三、試驗環境搭建
試驗initramfs需要經常重啓系統，所以使用CPU模擬器是不錯的選擇。我們可以選用qemu，它支持直接啓動linux內核，無需在模擬器中安裝OS。從方便使用的角度考慮，我們採用qemu launcher設置qemu的各項參數，它的安裝可參考
http://linuxman.blog.ccidnet.com/blog-htm-do-showone-uid-60710-type-blog-itemid-612280.html
。
在qemu launcher的linux配置標籤中，打勾直接啓動linux，然後在下面的文本框中填上剛纔編譯好的內核映像文件的路徑名。因爲qemu的運行還需要設置硬盤映像文件，所以還需要在左邊的配置標籤中新建一個硬盤映像文件，但實際上我們並不使用硬盤。
配置好qemu的參數後，點擊launcher按鈕，內核就開始在qemu中運行了。內核輸出一堆內核運行信息後，最後打出了
hello world, from initramfs.
哈哈，我們構建的initramfs已經能夠正常工作了！
（二）initramfs的前世今生
四、什麼是rootfs和ramfs
所有的2.6版本linux內核都有一個特殊的文件系統 rootfs，是內核啓動的初始始根文件系統，initramfs的文件會複製到rootfs。如果把initramfs比作種子，那麼rootfs就是它生長的土壤。大部分linux系統正常運行後都會安裝另外的文件系統，然後忽略rootfs。
rootfs是ramfs文件系統的一個特殊實例。ramfs是一種非常簡單的文件系統，是基於內存的文件系統。ramfs文件系統沒有容量大小的限制，它可以根據需要動態增加容量。
ramfs 直接利用了內核的磁盤高速緩存機制。所有的文件的讀寫數據都會在內存中做高速緩存（cache），當系統再次使用文件數據時，可以直接從內存中讀寫，以提供系統的I/O性能。高速緩存中的寫入數據會在適當的時候回寫到對應的文件系統設備（如磁盤等）中，這時它的狀態就標識爲clean，這樣系統在必要時可以釋放掉這些內存。ramfs沒有對應文件系統設備，所以它的數據永遠都不會回寫回去，也就不會標識爲clean，因此係統也永遠不會釋放ramfs所佔用的內存。
因爲ramfs直接使用了內核已有的磁盤高速緩存機制，所以它的實現代碼非常小。也由於這個原因，ramfs特性不能通過內核配置參數刪除，它是內核的天然特性。
五、ramfs不是ramdisk
ramdisk 是在一塊內存區域中創建的塊設備，用於存放文件系統。ramdisk的容量是固定的，不能象ramfs一樣動態增長。ramdisk需要內核的文件系統驅動程序（如ext2）來操作其上的數據，而ramfs則是內核的天然特性，無需額外的驅動程序。ramdisk也象其他文件系統設備一樣，需要在塊設備和內存中的磁盤高速緩存之間複製數據，而這種數據複製實際不必要的。
六、從ramfs派生的文件系統tmpfs
ramfs 的一個缺點是它可能不停的動態增長直到耗盡系統的全部內存，所以只有root或授權用戶允許使用ramfs。爲了解決這個問題，從ramfs派生出了 tmpfs文件系統，增加了容量大小的限制，而且允許把數據寫入交換分區。由於增加了這兩個特性，所以tmpfs允許普通用戶使用。
關於tmpfs文件系統更多的信息，可以看內核源碼中的 Documentation/filesystems/tmpfs.txt 文檔。
綜上所述，initramfs是一種ramfs文件系統，在內核啓動完成後把它複製到rootfs中，作爲內核初始的根文件系統，它的任務是掛載系統真正的根文件系統。這就是initramfs的前世今生。

（三）：busybox
七、什麼是busybox
busybox號稱是嵌入式Linux中的瑞士軍刀——小巧、功能齊全。它把許多常用的Linux命令都集成到一個單一的可執行程序中，只用這一個可執行程序（即busybox）加上Linux內核就可以構建一個基本的 Linux系統。busybox程序非常小巧，包含全部命令可執行文件大小也只有750多K。busybox是完全模塊化的，可以很容易地在編譯時增加、刪除其中包含的命令。
由於busybox的這些特點，它廣泛應用於LiveCD、應急修復盤、安裝盤等系統中。我們也是以它爲基礎，構建initramfs。
八、busybox的配置、編譯和安裝
（1）去
http://busybox.net
去下載最新的源碼，解壓展開。
（2）用
make menuconfig
命令啓動配置界面配置，配置busybox的特性、選擇要包含在busybox的命令（busybox稱爲applet）；
也可以用
make defconfig
命令做缺省配置，包含全部的applet。
另外兩個配置命令是
make allyesconfig——最大配置
make allnoconfig——最小配置
它們和make defconfig命令都可以用來作爲自定義配置的初始配置，然後再用make menuconfing命令做定製化配置。
爲了簡單，我們用make defconfig做缺省配置。
（3）用
make
命令編譯busybox軟件。
（4）用
make CONFIG_PREFIX= install
命令安裝。如果在命令行中省略CONFIG_PREFIX變量的賦值，則會安裝缺省值 ./_install 目錄下。CONFIG_PREFIX可以在make menuconfig的配置界面中修改。
我們用make CONFIG_PREFIX=~/initramfs-test/p_w_picpath 命令把busybox安裝到initramfs的構建目錄中。
（5）缺省配置下，busybox動態鏈接到glibc，所以要把它用到的動態庫複製到initramfs的構建目錄中。用ldd命令查看busybox用到了哪些動態庫文件及相應的文件路徑，然後把它們複製到相應的目錄下即可。
我們編譯的busybox需要向p_w_picpath/lib目錄下複製
ld-linux.so.2
libc.so.6
libcrypt.so.1
libm.so.6
動態庫文件。
九、在p_w_picpath下創建必要的目錄和設備文件
（1）在imgae目錄下創建
proc ， sys ， etc ，mnt
四個目錄
（2）hello world 已經創建了console 設備文件，我們再用
mknod -m 600 dev/null c 1 3
命令創建另一個基本的設備文件。
十、試驗一下
busybox的構建和準備工作做完了，我們試驗一下吧：
在p_w_picpath目錄下以root用戶權限——
（1）用
mount -vt proc proc =proc
mount -vt sysfs sysfs =sys
命令安裝內核虛擬文件系統
（2）用
mount -v -o bind /dev dev
命令綁定/dev的設備文件到p_w_picpath/dev
（3）用
chroot . /bin/sh
命令進入busybox的環境。出現shell的命令提示符，可以試着輸入幾個命令，看看執行結果。例如，輸入 fdisk -l 命令看看是否能顯示硬盤的分區。

（四）：mini linux
十一、自動生成/dev下的設備文件
上節用chroot方法試驗busybox時，爲了簡單，是用“綁定”的方式把主機的/dev中的設備文件映射到p_w_picpath目錄下的dev目錄。在initramfs上，這種方法顯然不能使用。
生成系統的設備文件，現在通常都是用udev動態生成，而initramfs爲了做到通用，動態生成的要求是必須的。在busybox中有一個mdev命令，就是用來動態生成設備文件，填充到/dev目錄的。
在系統啓動時，用
mdev -s
命令可以根據內核的sysfs文件系統在/dev目錄中自動生成相應的設備文件。命令執行前，需要先掛載內核的proc和sysfs虛擬文件系統。
十二、初始身手
解決了自動生成設備文件的問題後，我們可以試着做一個最簡單的可運行的linux系統了：
（1）在p_w_picpath目錄下寫一個最簡單的init腳本。
#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mdev -s
/bin/sh
（2）爲init腳本設置可執行權限，否則內核不會去執行它。
chmod +x init
（3）有些busybox配置中，mdev命令需要讀取/etc/mdev.conf文件，爲了避免出錯信息，我們創建一個空文件。
touch etc/mdev.conf
（4）在內核源碼目錄下，執行
make
命令，重新編譯內核，生成新的initramfs。
好了，在QEMU模擬環境下啓動這個新的內核，系統初始化後，會進入SHELL環境。在這個SHELL環境下，試驗一些常用命令，看看是否可以正常運行。
十三、can't access tty
上一步創建的簡單linux系統在進入SHELL環境時，會打出下面這一句出錯信息：
/bin/sh: can't access tty; job controll off
雖然不影響使用，但終究不夠完美。
產生這個錯誤的原因是我們的SHELL是直接運行在內核的console上的，而console是不能提供控制終端（terminal）功能的，所以必須把 SHELL運行在tty設備上，才能消除這個錯誤。解決問題的辦法是使用正規init機制，在執行SHELL前打開tty設備。
另外，這個簡單系統的reboot、halt等命令是不起作用的，也必須通過init方式解決。
十四、busybox的缺省init模式
busybox支持init功能，當系統沒有/etc/inittab文件時，它有一套缺省的模式，按下面配置執行：
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:/bin/sh
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/sbin/swapoff -a
::shutdown:/bin/umount -a -r
::restart:/sbin/init
如果busybox檢測到/dev/console不是串口控制檯，init還要執行下面的動作：
tty2::askfirst:/bin/sh
tty3::askfirst:/bin/sh
tty4::askfirst:/bin/sh
我們試試這種模式是否可以解決我們的問題。
（1）寫/etc/init.d/rcS腳本
這個腳本實際是要執行系統的初始化操作。我們把前面的init腳本改造一下，將最後的/bin/sh命令刪除，然後移到 etc/init.d目錄下，改名爲rcS。
（2）initramfs不需要linuxrc，而且如果沒有init文件，內核就不認爲它是一個有效的initramfs，因而不安裝它，導致內核panic。於是，我們在p_w_picpath目錄下，把busybox安裝的linuxrc改名爲init
mv linuxrc init
（3）重新編譯內核，生成新的initramfs
（4）用QEMU試驗一下新編譯的內核。系統啓動後，會打出一句話“please press Enter to active this console”——感覺還不錯。但是按下回車鍵後，系統依然會打出錯誤信息“-/bin/sh:
can't access tty; job controll off ”。用tty命令看看當前的終端設備文件名：
# tty
/dev/console
它還是console，不是tty設備，所以問題沒有解決。不過，reboot和halt命令倒是可以正常工作了。
經過驗證，busybox的缺省init模式無法滿足我們的要求，我們還是要寫inittab，定製自己的init初始化流程。
十五、busybox的inittab文件格式說明
要寫自己的inittab，需要理解busybox的inittab文件格式。
busybox的inittab文件與通常的inittab不同，它沒有runlevel的概念，語句功能上也有限制。inittab語句的標準格式是
:::
各字段的含義如下
:
id字段與通常的inittab中的含義不同，它代表的是這個語句中process執行所在的tty設備，內容就是/dev目錄中tty設備的文件名。由於是運行process的tty設備的文件名，所以也不能象通常的inittab那樣要求每條語句id的值唯一。
:
busybox不支持runlevel，所以此字段完全被忽略。
:
爲下列這些值之一：
sysinit, respawn, askfirst, wait,once, restart, ctrlaltdel, shutdown
其含義與通常的inittab的定義相同。特別提一下askfirst，它的含義與respawn相同，只是在運行process前，會打出一句話 “please press Enter to active this console”，然後等用戶在終端上敲入回車鍵後才運行process。
：
指定要運行的process的命令行。
十六、寫mini linux的inittab
理解了busybox的inittab格式，我們就可以寫mini linux的inittab：
::sysinit:/etc/init.d/rcS
tty1::askfirst:/bin/sh
tty2::askfirst:/bin/sh
tty3::askfirst:/bin/sh
tty4::askfirst:/bin/sh
tty5::askfirst:/bin/sh
tty6::askfirst:/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
把這個文件放到p_w_picpath的etc目錄下。爲了執行reboot命令時避免提示找不到/etc/fstab文件，我們再在etc目錄下創建一個空文件
touch fstab
做好了這些，就可以重新編譯內核，生成新的initramfs了。在QEMU試驗環境下驗證新生成的mini linux，系統運行正常，而且象通常的linux系統一樣，用ALT＋F1～F6鍵可以在6個終端間切換。

（五）initrd
十七、配置內核支持initrd
到目前爲止，我們的initramfs都由內核編譯系統生成的，並鏈接到內核中。其實我們也可以用cpio命令生成單獨的initramfs，與內核編譯脫鉤，在內核運行時以initrd的形式加載到內核，以增加靈活性。
首先配置內核使用單獨的initrd：在 Device Driver / Block device / 配置目錄下，選擇 RAM filesystem and RAMdisk ( initramfs/initrd ) support 配置項；再到 General Setup 配置目錄項下，將 initramfs source file(s) 配置項原有的內容清空。然後把內核源碼樹的usr目錄下已由內核編譯生成的initramfs文件initramfs_data.cpio.gz拷貝到 ~/initramfs-test 目錄下，我們先直接用這個文件試驗一下 initrd 方式的initramfs的效果。最後，執行make命令重新編譯內核後，在QEMU試驗環境中，把initrd配置框（linux配置框的下面）的內容寫爲 ~/initramfs-test/initramfs_data.cpio.gz，指定initrd的文件路徑。
好了，試驗一下新的initrd方式的initramfs吧，效果跟先前的完全一樣。
十八、用cpio命令生成initramfs
cpio 命令有三種操作模式：copy－out、copy－in、copy－pass，生成initramfs用的是它的copy－out模式，即把文件打包的操作模式。cpio的copy－out操作模式使用 -o 命令行選項指定。缺省情況下，cpio從標準輸入讀取輸入數據，向標準輸出寫入輸出數據。使用 -I 選項可以指定文件名代替標準輸入，使用 -O 選項可以指定文件名代替標準輸出，而 -F 選項指定的文件名則根據cpio操作模式的不同可代替標準輸入或標準輸出。
把~/initramfs-test/p_w_picpath目錄下的文件打包成initramfs，執行下面的命令：
find . | cpio -o -H newc | gzip > ../p_w_picpath.cpio.gz
命令執行完畢後，在~/initramfs-test目錄下就會生成文件名爲imgae.cpio.gz的initramfs。
上面cpio命令的 -H 選項指定打包文件的具體格式，要生成initramfs，只能用newc 格式，如果使用其他格式，內核會打出這樣的出錯信息：Unpacking initramfs... kernel panic - not syncing: no cpio magic
在QEMU試驗環境下試驗一下新的initrd方式的initramfs，效果跟先前的完全一樣。
十九、cpio命令的其他用法
如果我們要解開一個cpio格式的打包文件，則要使用cpio命令的copy－in操作模式。cpio的copy－out操作模式使用 -i 命令行選項指定。例如，我們想把前一步從內核源碼樹 usr目錄下拷貝的initramfs_data.cpio.gz 展開到~/initramfs-test/initramfs_data目錄下，則使用下列命令：
mkdir ~/initramfs-test/initramfs_data
cd ~/initramfs-test/initramfs_data
cpio -i -F ../initramfs_data.cpio.gz --no-absolute-filename
命令執行完畢後，initramfs_data目錄下出現多個目錄和文件，用diff命令比較initramfs_data與p_w_picpath目錄，兩者的完全一樣。
上面cpio命令的 --no-absolute-filename 選項的作用是展開文件時，去掉文件路徑最前面的"/"，把絕對路徑名變爲相對路徑名。內核編譯時生成的initramfs使用了絕對路徑名，所以這個選項必須使用，否則initramfs內文件展開到"/"目錄去了，如果你是root用戶或有"/"目錄的寫權限，那麼展開的文件就有可能覆蓋同名的文件（在文件修改時間新於原有文件），那就糟糕了！
展開文件前，你可能會想先看看打包文件裏都有哪些文件，這時就要用 -t 選項了。例如，我們想看看內核編譯時生成的initramfs_data.cpio.gz中都有哪些文件，我們就可以用下面的命令：
zcat initramfs_data.cpio.gz | cpio -t
在標準輸出中打出文件名列表。
使用 -v 選項可以在cpio命令執行時輸出詳細信息：在打包或展開文件時，輸出已處理的文件名；與 -t 選項連用時，則顯示文件的詳細信息，類似 ls -l 的輸出內容。-V 選項則用打點的方式，顯示cpio命令的執行進度信息，一個點代表處理一個文件。
（六）switch_root
二十、switch_root 命令
除了基於initramfs的系統（如第四節的mini linux），通常initramfs都是爲安裝最終的根文件系統做準備工作，它的最後一步需要安裝最終的根文件系統，然後切換到新根文件系統上去。以往的基於ramdisk 的initrd 使用pivot_root命令切換到新的根文件系統，然後卸載ramdisk。但是initramfs是rootfs，而rootfs既不能 pivot_root，也不能umount。爲了從initramfs中切換到新根文件系統，需要作如下處理：
（1）刪除rootfs的全部內容，釋放空間
find -xdev / -exec rm '{}' ';'
（2）安裝新的根文件系統，並切換
cd /newmount; mount --move . /; chroot .
（3）把stdin/stdout/stderr 附加到新的/dev/console，然後執行新文件系統的init程序
上述步驟比較麻煩，而且要解決一個重要的問題：第一步刪除rootfs的所有內容也刪除了所有的命令，那麼後續如何再使用這些命令完成其他步驟？busybox的解決方案是，提供了switch_root命令，完成全部的處理過程，使用起來非常方便。
switch_root命令的格式是：
switch_root [-c /dev/console] NEW_ROOT NEW_INIT [ARGUMENTS_TO_INIT]
其中NEW_ROOT是實際的根文件系統的掛載目錄，執行switch_root命令前需要掛載到系統中；NEW_INIT是實際根文件系統的init程序的路徑，一般是/sbin/init；-c /dev/console是可選參數，用於重定向實際的根文件系統的設備文件，一般情況我們不會使用；而ARGUMENTS_TO_INIT則是傳遞給實際的根文件系統的init程序的參數，也是可選的。

需要特別注意的是：switch_root命令必須由PID=1的進程調用，也就是必須由initramfs的init程序直接調用，不能由init派生的其他進程調用，否則會出錯，提示：
switch_root: not rootfs
也是同樣的原因，init腳本調用switch_root命令必須用exec命令調用，否則也會出錯，提示：
switch_root: not rootfs
二十一、實踐：用initramfs安裝CLFS根文件系統
現在實踐一下switch_root命令，用它切換一個CLFS的根文件系統硬盤分區。我的CLFS安裝在/dev/sda8硬盤分區，我們就以此爲例說明。
我們還是在以前的p_w_picpath目錄中構建
（1）改寫init腳本
#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mdev -s
mount /dev/sda8 /mnt （注意：爲了簡單，我們直接把CLFS分區寫死在init腳本中了）
exec switch_root /mnt /sbin/init
（2）生成新的initrd
按上一節
“精通initramfs構建step by step （五）：initrd”
描述的cpio命令生成新的initrd。
（3）把新的initrd拷貝到CLFS分區的/boot目錄下，改名爲clfs-initrd
（4）在GRUB的menu.lst配置文件中增加一個啓動項
#test for initramfs of CLFS
title test for initramfs of CLFS (on /dev/sda8)
root (hd0,7)
kernel /boot/clfskernel-2.6.17.13 （注意：並沒有向內核傳遞root參數信息）
initrd /boot/clfs-initrd
全部做完後，重啓機器，選擇 test for initramfs of CLFS 啓動項，機器順利進入了CLFS系統，我們構建的initramfs用switch_root命令完成了CLFS實際根文件系統的安裝和切換。

（七）modules
二十二、內核模塊支持
到目前爲止，我們在構建initramfs時還沒有涉及內核模塊的支持，所用到的硬件驅動程序都是直接編譯到內核中。現在我們就看看如何使initramfs支持內核模塊。
首先，內核配置要支持模塊，並支持內核模塊的自動加載功能：在內核配置菜單中的激活下面的配置項，編譯進內核 Load module support / Enable loadable module support / Automatic kernel loading ；
然後把需要的硬件驅動程序配置模塊形式，比如把我的機器上的硬盤控制器的驅動編譯成模塊，則選擇
Device Driver
|---->SCSI device support
|---->SCSI disk support
|----->verbose SCSI error reporting (不是必須的，但可方便問題定位)
|----->SCSI low-level drivers
|---->Serial ATA (SATA) support
|---->intel PIIX/ICH SATA support
把它們配置成模塊。
最後，編譯內核，並把編譯好的內核模塊安裝到p_w_picpath的目錄下：
make
make INSTALL_MOD_PATH=~/initramfs-test/p_w_picpath modules_install
命令執行完畢後，在p_w_picpath/lib/modules/2.6.17.13/kernel/drivers/scsi目錄下安裝了4個內核模文件：scsi_mod.ko、sd_mod.ko、ata_piix.ko、libata.ko，它們就是所需的硬盤控制器的驅動程序。
好了，都準備好了，可以用cpio命令生成inintramfs了。不過，爲了方便後面的試驗，我們再把init腳本改成
#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mdev -s
exec /bin/sh
使系統啓動後進入shell環境，並且用exec調用的方式，使shell的pid爲1，能夠執行switch_root命令。
二十三、試驗：用initramfs中的內核模塊安裝硬盤文件系統
用新生成的initramfs啓動系統，內核並沒有自動加載硬盤控制器的驅動程序，所以 /dev目錄下也沒有sda等硬盤設備文件。好吧，我們自己加載內核模塊文件。不幸的是，busybox的modprobe命令執行不正常，不能加載內核模塊。懷疑是busybox的modprobe命令配置或編譯有問題，後續再花時間定位吧，先用insmod命令依次加載。查看/lib/modules /2.6.17.13/modules.dep，弄清楚了4個模塊的依賴關係，執行下面的命令加載：
insmod scsi_mod
insmod libata
insmod ata_piix
insmod sd_mod
然後再用
mdev -s
命令生成硬盤的設備文件。
好了，可以安裝CLFS的硬盤分區，並把根文件系統切換到CLFS的硬盤分區：
mount /dev/sda8 /mnt
exec switch_root /mnt /sbin/init
系統正常啓動到了CLFS，我們可以做到用initramfs中的硬盤控制器的驅動模塊安裝硬盤分區了。
二十四、mdev的hotplug模式
上面的試驗中，我們在加載完驅動模塊後調用了mdev -s 命令來生成硬盤的設備文件。其實，可以使用mdev的hotplug模式在加載內核時自動生成對應的設備文件：
在執行insmod命令前，用
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
命令設置系統的hotplug程序爲mdev。
後續使用insmod命令加載模塊時，系統自動調用mdev生成相應的設備文件。
注意：內核必須配置支持hotplug功能，而前面提到的CLFS最簡內核配置方案是沒有配置hotplug支持的。
（八）coldplug
二十五、udev的coldplug模式
內核在啓動時已經檢測到了系統的硬件設備，並把硬件設備信息通過sysfs內核虛擬文件系統導出。udev掃描sysfs文件系統，根據硬件設備信息生成熱插拔（hotplug）事件，udev再讀取這些事件，生成對應的硬件設備文件。由於沒有實際的硬件插拔動作，所以這一過程被稱爲coldplug。我們的initramfs就是利用這一機制，加載硬件設備的驅動程序模塊。
udev完成coldplug操作，需要下面三個程序：
udevd——作爲deamon，記錄hotplug事件，然後排隊後再發送給udev，避免事件衝突（race conditions）。
udevtrigger——掃描sysfs文件系統，生成相應的硬件設備hotplug事件。
udevsettle——查看udev事件隊列，等隊列內事件全部處理完畢才退出。
在initramfs的init腳本中可以執行下面的語句實現coldplug功能：
mkdir -p /dev/.udev/db
udevd --daemon
mkdir -p /dev/.udev/queue
udevtrigger
udevsettle
許多文檔提到的在udevd --daemon 命令前要執行
echo > /proc/sys/kernel/hotplug
命令，經驗證，在我們的initramfs環境下的coldplug功能中並不需要。
二十六、試驗：用udev自動加載設備驅動模塊
瞭解了udev的coldplug的機理，我們就試驗一下用udev自動加載設備驅動模塊，並生成硬件設備文件。
（1）從 /sbin 目錄下拷貝udevd、udevtrigger、udevsettle程序到p_w_picpath目錄下的sbin目錄下，並用ldd命令找到它們所需要的動態庫文件，拷貝到p_w_picpath目錄下的lib目錄下。
（2）修改init腳本，增加coldplug功能：
#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mdev -s
#using udev autoload hard disk driver module
mkdir -p /dev/.udev/db
udevd --daemon
mkdir -p /dev/.udev/queue
udevtrigger
udevsettle
mount /dev/sda8 /mnt
killall udevd
exec switch_root /mnt /sbin/init
注意：在切換到真正根文件系統前，要把udevd進程殺掉，否則會和真正根文件系統中的udev腳本的執行相沖突。這就是上面killall udevd 語句的作用。
（3）編寫udev規則文件
規則文件是udev的靈魂，沒有規則文件，udev無法自動加載硬件設備的驅動模塊。爲了簡單，我們直接使用CLFS中的40- modprobe.rules，把它拷貝到p_w_picpath目錄下的etc/udev/rules.d目錄。有關udev的規則文件編寫，已超出了本文的範圍，後續我有可能專文描述。
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#
# Description : 40-modprobe.rules
#
# Authors : Based on Open Suse Udev Rules
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[email protected]

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# Adapted to : Jim Gifford
# LFS : Alexander E. Patrakov
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# Version : 00.01
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# Notes :
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# hotplug
ENV{MODALIAS}=="?*", RUN+="/sbin/modprobe $env{MODALIAS}"
# scsi
SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="0|7|14", RUN+="/sbin/modprobe sd_mod"
SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="1", SYSFS{device/vendor}=="On[sS]tream", RUN+="/sbin/modprobe osst"
SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="1", RUN+="/sbin/modprobe st"
SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", SYSFS{device/type}=="[45]", RUN+="/sbin/modprobe sr_mod"
SUBSYSTEM=="scsi_device", ACTION=="add", RUN+="/sbin/modprobe sg"
# floppy
KERNEL=="nvram", ACTION=="add", RUN+="load_floppy_module.sh"
注意：上面的
ENV{MODALIAS}=="?*", RUN+="/sbin/modprobe $env{MODALIAS}"
語句是實現自動加載硬件設備驅動模塊功能的關鍵，它根據sysfs文件系統中記錄的模塊aliases數據，用modprobe命令加載對應的內核模塊。有關模塊aliases的進一步說明，可參考CLFS手冊（CLFS-1.0.0-x86）中的11.5.2.4. Module Loading一節的描述。
（4）拷貝modprobe命令
前一節提到過，busybox的modprobe 命令不能正常使用，所以我們需要拷貝 /sbin 目錄下的modprobe命令到p_w_picpath目錄下的sbin目錄，供udev加載內核模塊使用。再用ldd命令檢查一下 /sbin/modprobe 命令所需的動態庫文件，如果有則拷貝到p_w_picpath/lib目錄下。（我的檢查結果是，除了libc6外，不需要其他動態庫，所以不需要拷貝）
好了，重新生成initramfs，啓動CLFS系統，initramfs能夠自動加載硬盤設備的驅動模塊，系統順利地從initramfs切換到了真正的CLFS的根文件系統。

（九）內核編譯時構建initramfs補遺
二十七、直接把cpio打包文件編譯進內核
如果我們有一個已經做好的cpio格式的initramfs，可以在內核編譯時直接編譯進內核。回憶一下
第一節
的內容，我們在內核配置參數中的initramfs sources配置項下輸入構建initramfs的目錄路徑。其實我們也可以直接輸出現成的initramfs的文件名，這樣在內核編譯時，就可以把它編譯進內核了。
使用這種方法，有兩點需要注意：
（1）cpio文件不能壓縮。一般作爲initrd的cpio文件都經過了壓縮，所以編譯前需要先把壓縮過的文件解壓。
（2）cpio文件的後綴名必須是 .cpio。內核編譯通過 .cpio的後綴名來識別此文件是cpio打包文件，而其他文件後綴名則會被認爲是initramfs構建的描述文件（關於描述文件，下面後詳細說明）。
二十八、用描述文件構建initramfs
用內核編譯工具構建initramfs的第三種方法是使用描述文件。在內核配置參數中的initramfs sources配置項下可以輸入initramfs構建描述文件的文件名，內核編譯工具根據描述文件完成initramfs的構建。
描述文件的語法格式的說明如下：
# a comment
file
dir
nod
slink
pipe
sock
name of the file/dir/nod/etc in the archive
location of the file in the current filesystem
link target
mode/permissions of the file
user id (0=root)
group id (0=root)
device type (b=block, c=character)
major number of nod
minor number of nod
例子：
我們用描述文件的方式，構建第一節中的hello world的initramfs。
hello-init.desp:
dir /dev 0755 0 0
nod /dev/console 0600 0 0 c 5 1
file /init /home/wyk/initramfs-test/hello_static 0755 0 0
在內核配置項initramfs sources中指定描述文件hello-init.desp，編譯內核時就會生成hello world的initramfs，運行效果與第一節用指定構建目錄的方法構建的initramfs的完全相同。
注意：在內核幫助文件中，提到initramfs sources配置項可以指定多個目錄或描述文件，內核會彙集這些目錄或文件生成一個initramfs。但從我的試驗來看，initramfs sources只接受單一的目錄名或文件名，輸出多個目錄名或文件名（之間用空格分隔），內核編譯時就會出錯。也許是我的方法有誤，還望讀者指正。

（十）uclibc
二十九、toolchain
在initramfs中使用uclibc庫，關鍵是構建uclibc的工具鏈toolchain。構建uclibc 的 toolchain 有兩種主要方式：（1）用buildroot工具（
http://buildroot.uclibc.org/
）自動構建，這也是uclibc的官方標準做法。（2）用CLFS Embedded手冊的方法手工創建。目前CLFS Embedded還在開發中，可在
http://cross-lfs.org/view/clfs-embedded/x86/
中查閱。
我們簡單地說明用buildroot工具構建uclbic的toolchain的步驟：
（1）獲取buildroot。
推薦用svn命令從它的版本庫中下載：
svn co svn://uclibc.org/trunk/buildroot
要求使用svn命令，需要先安裝subversion軟件包。下載過程中，可能會出現連接異常中斷的情況，這時重新執行上述命令，繼續進行下載，有可能要重複多次。
（2）配置buildroot
因爲我們只是創建toolchain，所以需要做相應的配置。在buildroot的頂層目錄下，執行
make menuconfig
命令，在缺省配置的基礎上做如下配置
Target Architecture: i386
Target Architecture Variant: i686
Package Selection for the target: 取消BusyBox的選項（缺省是選中的）
Target filesystem options: 取消 ext2 root filesystem（缺省是選中的）
Toolchain --> Toolchain type: Buildroot toolchain
（3）編譯
執行
make
命令，buildroot工具會自動下載所需要的源文件並自動編譯，等一兩個小時後，toolchain就編譯好了。編譯好的toolchain位於
buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin/
目錄下。工具命令的前綴是 i686-linux- 。
三十、編譯Busybox靜態連接uclibc庫
一般而言，使用uclibc庫是爲了把它靜態連接到busybox中。具體步驟是：
（1）把uclibc toolchain的目錄添加到PATH中。
在~/.bash_profile文件中添加：
#set PATH so it includes uclibc toolchain if it exist
if [ -d ~/buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin ] ; then
PATH="${PATH}":~/buildroot/build_i686/staging_dir/usr/bin
fi
（2）配置busybox靜態連接庫。
在busybox的配置界面中，選擇：
Build Options --> Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
（3）編譯
執行
make CROSS_COMPILE=i686-linux-
命令“交叉編譯”busybox。
最後編譯生成的是靜態連接的可執行文件，不需要在initramfs中拷貝庫文件。
三十一、用buildroot自動構建initramfs
buildroot 工具實際是一個功能強大的根文件系統構建工具，它以uclibc和busybox作爲系統構建的基礎，toolchain只是它構建系統的中間產品。 initramfs是一種特殊的根文件系統，當然也可以用buildroot工具自動構建，下面是構建方法的簡要描述：
（1）配置
在buildroot的配置界面下做如下的配置：
Package Selection for the target: 選擇
Busybox
Run Busybox's own full installation
Use minimal target skeleton
Target filesystem options --> cpio the root filesystem --> comprassion method: gzip
（2）編譯
執行
make
命令，進行編譯。
（3）輸出
構建好的cpio文件是
buildroot/binaries/rootfs.i686.cpio.gz
同一目錄下還包含一個未壓縮的文件：rootfs.i686.cpio
構建目錄則是
buildroot/project_build_i686/uclibc/root
可以在這個目錄下對原始的initramfs進行修改調整，然後自己用cpio命令打包生成新的initramfs。
（4）調整
直接用buildroot生成的root.i686.cpio.gz作爲initramfs，運行時會出現
can't open /dev/tty1: No such file or directory
can't open /dev/tty2: No such file or directory
can't open /dev/tty3: No such file or directory
錯誤信息的循環輸出，系統不能正常運行。
錯誤的原因是沒有在initramfs的/dev目錄下生成相應的設備文件。需要做如下的調整：
1）在構建目錄（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下的etc/init.d目錄中新增一個初始化腳本文件S10mountfs
#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mdev -s
2）更改busybox的setuid屬性，否則無法執行mount命令。在構建目錄（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下執行
chmod -s bin/busybox
命令。
這兩項調整工作做完後，在構建目錄（buildroot/project_build_i686/uclibc/root）下執行
find . | cpio -o -H newc |gzip > ../initramfs.cpio.gz
命令，重新生成initramfs的cpio打包文件。
（5）運行效果
運行新的initramfs，系統出現登錄提示。輸入用戶名 root，密碼爲空，即可進入一個mini的linux系統。
buildroot是功能強大、配置靈活的自動化構建工具，它的詳細使用和配置方法超出了本文的範圍，後續可能會專文描述，此處就從略了。