一、目的
上文詳細介紹了CPIO格式的initrd檔案，本文從源代碼角度分析加載并解析initrd檔案的過程。
initrd檔案和linux核心一般存儲在磁盤空間中，在系統啟動階段由bootload負責把磁盤上的核心和initrd加載到指定的記憶體空間中；然後，再由核心讀取和解析initrd檔案，在VFS(目前隻有rootfs的根目錄)中建立目錄、正常檔案、符号連結檔案以及特殊檔案；這樣VFS就從根目錄"/"成長為一棵枝繁葉茂的大樹了。
二、函數調用過程
initrd詳細的加載過程在init/initramfs.c中實作的，為了更好的了解加載過程，我們給出了關鍵函數的調用關系圖1。這裡需要注意下，由于使用roofs_initcall()宏在initcallroofs段中注冊了populate_rootfs()函數，是以在執行do_initcalls()函數時會隐示調用populate_rootfs()。
圖1
三、initcall簡介
linux在代碼段中定義了一個特殊的段initcall，該段中存放的都是函數指針；linux初始化階段調用do_initcalls()依次執行該段的函數。關于該段的詳細資訊可以參見vmlinux.lds.S連結腳本。
使用者可以調用以下一組宏在initcall段中注冊函數指針；initcall段分為initcall0-initcall7這8個等級，initcall0段的優先級最高，initcall7段的優先級最低，優先級高的段最先被執行；initcallrootfs段優先級介于5和6之間。
#define __define_initcall(fn, id) \
179 static initcall_t __initcall_##fn##id __used \
180 __attribute__((__section__(".initcall" #id ".init"))) = fn
187 #define early_initcall(fn) __define_initcall(fn, early)
196 #define pure_initcall(fn) __define_initcall(fn, 0)
198 #define core_initcall(fn) __define_initcall(fn, 1)
199 #define core_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 1s)
200 #define postcore_initcall(fn) __define_initcall(fn, 2)
201 #define postcore_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 2s)
202 #define arch_initcall(fn) __define_initcall(fn, 3)
203 #define arch_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 3s)
204 #define subsys_initcall(fn) __define_initcall(fn, 4)
205 #define subsys_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 4s)
206 #define fs_initcall(fn) __define_initcall(fn, 5)
207 #define fs_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 5s)
208 #define rootfs_initcall(fn) __define_initcall(fn, rootfs)
209 #define device_initcall(fn) __define_initcall(fn, 6)
210 #define device_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 6s)
211 #define late_initcall(fn) __define_initcall(fn, 7)
212 #define late_initcall_sync(fn) __define_initcall(fn, 7s)
使用者使用不同優先級的initcall宏可以很友善的在linux代碼中注冊函數指針；将這些函數指針存儲在相應的initcall段中；最終，由do_initcalls()按照優先級依次執行段中的函數，具體的代碼實作如下：
715 static initcall_t *initcall_levels[] __initdata = {
716 __initcall0_start,
717 __initcall1_start,
718 __initcall2_start,
719 __initcall3_start,
720 __initcall4_start,
721 __initcall5_start,
722 __initcall6_start,
723 __initcall7_start,
724 __initcall_end,
725 };
678 int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
679 {
681 int ret;
686 ret = fn();
}
739 static void __init do_initcall_level(int level)
740 {
742 initcall_t *fn;
...
751 for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)
752 do_one_initcall(*fn);
753 }
754
755 static void __init do_initcalls(void)
756 {
757 int level;
758
759 for (level = 0; level < ARRAY_SIZE(initcall_levels) - 1; level++)
760 do_initcall_level(level);
761 }
回到加載initrd這個話題中，在init/initram.c的最後使用rootfs_initcall宏注冊了populate_rootfs()函數；基于以上分析，我們知道這裡就是加載initrd檔案的入口，下面就開始分析該函數的功能。
627 rootfs_initcall(populate_rootfs);
四、加載initrd檔案
系統啟動階段，bootload将initrd加載到記憶體起始位址為initrd_start，結束位址為initrd_end的記憶體中。
populate_rootfs()調用unpack_to_rootfs()從記憶體中讀取并解析initrd檔案；根據CPIO的格式我們知道initrd檔案是由很多個段組成，且段中又是由檔案頭、檔案名和檔案體組成，是以該解析程式可以使用了狀态機原理處理initrd檔案。
解析程式定義了以下8種狀态：Start(初始狀态)、Collect(擷取符号連結檔案資訊狀态)、GotHeader(擷取檔案頭資訊狀态)、SkipIt(跳過該段狀态)、GotName(擷取檔案名并建立檔案狀态)、CopyFile(寫檔案狀态)、GotSymlink(建立符号連結檔案狀态)、Reset(終止狀态)。
376 static __initdata int (*actions[])(void) = {
377 [Start] = do_start,
378 [Collect] = do_collect,
379 [GotHeader] = do_header,
380 [SkipIt] = do_skip,
381 [GotName] = do_name,
382 [CopyFile] = do_copy,
383 [GotSymlink] = do_symlink,
384 [Reset] = do_reset,
385 };
為了直覺了解initrd檔案的解析過程，下面給出狀态機跳轉圖2。
從圖中可以看出将檔案分為符号連結和非符号連結兩種情況處理，這是因為符号連結檔案是一種特殊的檔案，隻有第一個符号連結檔案的inode存儲的是真實資料，而其他符号連結檔案inode中存儲的是第一個符号連結檔案的路徑名，是以需要把第一個符号連結檔案的路徑名緩存起來，緩存的資料結構是hash表，是以在處理符号連結檔案時多了一些hash表的操作，是以分為了符号連結檔案和非符号連結檔案這兩種情況來處理。
initrd檔案的詳細解析過程如下：
1、S0：初始狀态，初始化一些全局變量；
2、S1：擷取符号連結檔案的檔案頭和檔案體；
3、S2：根據CPIO格式的定義，擷取檔案頭資訊；
4、S3：跳過目前CPIO格式的段，繼續處理下一個段；
5、S4：擷取檔案名，并在VFS中建立檔案；
6、S5：将檔案内容寫入到建立檔案中；
7、S6：建立符号連結檔案；
8、S7：處理完目前CPIO格式的段，繼續一個段的處理。
從圖中還可以看出，由于目錄檔案和特殊檔案沒有檔案内容，是以跳過了S5狀态，直接進入S3狀态。
圖2
五、總結
通過以上分析，程式就可以成功解析initrd檔案，并使用sys_dir()、sys_open()、sys_mknod()、sys_symlink()等系統調用建立目錄、正常檔案、特殊檔案和符号連結檔案了。此時，VFS從隻有根目錄"/"成長為了一棵内容豐富的大樹。
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