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INITRD(4) Linux-Programmierhandbuch INITRD(4)

initrd - vom Boot-Loader initialisierte RAM-Disk

/dev/initrd ist ein nur lesbares Blockgerät mit der Major-Nummer 1 und der Minor-Nummer 250. Typischerweise ist der Besitzer von /dev/initrd root.disk; die Zugriffsrechte sind auf 0400 gesetzt (Lesezugriff nur für root). Wenn /dev/initrd nicht schon im Linux-System eingerichtet wurde, kann sie mit den folgenden Befehlen erstellt werden:


mknod -m 400 /dev/initrd b 1 250
chown root:disk /dev/initrd


Auch muss Unterstützung für sowohl »RAM-Disk« als auch »Initial RAM Disk« (z. B. CONFIG_BLK_DEV_RAM=y und CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y) direkt in den Linux-Kernel kompiliert werden, um /dev/initrd zu verwenden. Wird /dev/initrd verwendet, kann der RAM-Disk-Treiber nicht als Modul geladen werden.

Die Spezialdatei /dev/initrd ist ein nur lesbares Blockgerät. Dieses Gerät ist eine RAM-Disk, die vom Boot-Loader initialisiert (z.B. geladen) wird, bevor der Kernel gestartet wird. Der Kernel kann dann den Inhalt von /dev/initrd für einen zweiphasigen Systemstart verwenden.

In der ersten Phase startet der Kernel und bindet ein erstes Root-Dateisystem mit Inhalten von /dev/initrd ein (z. B. die vom Boot-Loader initialisierte RAM-Disk). In der zweiten Phase werden zusätzliche Treiber oder andere Module aus dem Inhalt des ersten Root-Geräts geladen. Nach dem Laden der zusätzlichen Module wird ein neues Root-Dateisystem (d. h. das normale Root-Dateisystem) von einem anderen Gerät eingebunden.

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 Root-Dateisystem ein.
4.
Wenn das angegebene normale Root-Dateisystem auch das anfängliche Root-Dateisystem ist (z.B. /dev/ram0), springt der Kernel zum letzten Schritt für die übliche Boot-Sequenz.
5.
Wenn im anfänglichen Root-Dateisystem 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 Root-Dateisystem eingebunden. (Wenn /linuxrc beendet wird, wenn noch Dateisysteme im anfänglichen Root-Dateisystem eingehängt sind, dann ist das Verhalten des Kernels NICHT FESTGELEGT; siehe den Abschnitt ANMERKUNGEN für das aktuelle Kernel-Verhalten.)
7.
Wenn im normalen Root-Dateisystem 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 Root-Dateisystem 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 Root-Dateisystem durchgeführt.

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 Root-Dateisystem 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 Root-Dateisystem enthalten.

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 Root-Dateisystem verwendet. Für ein über NFS eingebundenes normales Root-Dateisystem 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 Root-Dateisysteme 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 Root-Dateisystems finden sich in den Dokumentationen von LILO und LOADLIN.

Die ausführbare Datei /linuxrc kann auch das normale Root-Gerät ändern. Damit /linuxrc das normale Root-Gerät ändern kann, muss /proc eingehängt sein. Nach dem Einhängen von /proc ändert /linuxrc das normale Root-Gerät 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 physikalisches Root-Gerät wird geändert, indem /linuxrc die Gerätenummer des neuen Root-Dateisystems in /proc/sys/kernel/real-root-dev schreibt. Für ein NFS-Root-Dateisystem wird das Root-Gerät 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 Root-Gerät auf /dev/hdb1 ändern:


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


Ein NFS-Beispiel: Die folgenden Shell-Befehlszeilen würden das normale Root-Gerät 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 Root-Dateisystems 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 Root-Dateisystems.

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 Root-Dateisystems (z.B. Gerätetyp, Gerätetreiber, Dateisystem) und (2) der Installationsmedien (z.B. CD-ROM, Netzwerk, Band, …) erforderlich ist. Sie kann den Benutzer danach fragen, die Geräte selbst suchen oder einen hybriden Ansatz verfolgen.
3.
Die ausführbare Datei /linuxrc lädt die notwendigen Module aus dem anfänglichen Root-Dateisystem.
4.
Die ausführbare Datei /linuxrc erstellt und füllt das Root-Dateisystem. (In diesem Stadium muss das normale Root-Dateisystem noch kein vollständiges System sein.)
5.
Die ausführbare Datei /linuxrc schreibt /proc/sys/kernel/real-root-dev, hängt /proc, das normale Root-Dateisystem und alle weiteren von ihm eingehängten Dateisysteme aus und beendet sich dann.
6.
Der Kernel bindet dann das normale Root-Dateisystem 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 /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 Root-Dateisystem-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.

/dev/initrd
/dev/ram0
/linuxrc
/initrd

1.
Beim aktuellen Kernel kann auf Dateisysteme, die während der Verschiebung von /dev/ram0 von / nach /initrd eingehängt waren, weiterhin zugegriffen werden. Die Einträge in /proc/mounts werden aber nicht aktualisiert.
2.
Mit dem aktuellen Kernel wird bei fehlendem /initrd /dev/ram0 nicht völlig ausgehängt werden, wenn es von einem Prozess verwendet wird oder in /dev/ram0 ein Dateisystem eingehängt ist. Wenn /dev/ram0 nicht vollständig ausgehängt ist, verbleibt /dev/ram0 im Speicher.
3.
Anwender von /dev/initrd sollten sich nicht auf das in diesen Anmerkungen beschriebene Verhalten verlassen. Das Verhalten kann sich in zukünftigen Kernel-Versionen ändern.

chown(1), mknod(1), ram(4), freeramdisk(8), rdev(8)

Documentation/admin-guide/initrd.rst (oder Documentation/initrd.txt vor Linux 4.10) im Linux-Kernelquelltext-Verzeichnis und die Dokumentationen von LILO, LOADLIN und SYSLINUX

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Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Martin Eberhard Schauer <Martin.E.Schauer@gmx.de>, Mario Blättermann <mario.blaettermann@gmail.com> und Dr. Tobias Quathamer <toddy@debian.org> erstellt.

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6. März 2019 Linux