Linux系統啟動時使用initramfs (initram file system), initramfs可以在啟動早期提供一個用戶態環境，借助它可以完成一些內核在啟動階段不易完成的工作。當然initramfs是可選的，Linux中的內核編譯選項默認開啟initrd。在下面的示例情況中你可能要考慮用initramfs。
- 加載模塊，比如第三方driver
- 定制化啟動過程 (比如打印welcome message等)
- 制作一個非常小的rescue shell
- 任何kernel不能做的，但在用戶態可以做的 (比如執行某些命令)
一個initramfs至少要包含一個文件，文件名為/init。內核將這個文件執行起來的進程作為main init進程(pid 1)。當內核掛載initramfs后，文件系統的根分區還沒有被mount, 這意味着你不能訪問文件系統中的任何文件。如果你需要一個shell，必須把shell打包到initramfs中，如果你需要一個簡單的工具，比如ls, 你也必須把它和它依賴的庫或者模塊打包到initramfs中。總之，initramfas是一個完全獨立運行的體系。
另外initramfs打包的時候，要求打包成壓縮的cpio檔案。cpio檔案可以嵌入到內核image中，也可以作為一個獨立的文件在啟動的過程中被GRUB load。
Linux的initramrd img
在/boot目錄下的initrd.img-xxx (Ubuntu)或者initramfs-xxx.img (CentOS) 文件即為Linux用的initramfs文件。我們可以將其解壓出來看看其目錄結構，如下：
# ls -l /boot/ total 67408 -rw-r--r-- 1 root root 1240067 Jul 13 2016 abi-4.4.0-31-generic -rw-r--r-- 1 root root 1247269 Aug 15 2017 abi-4.4.0-93-generic -rw-r--r-- 1 root root 189566 Jul 13 2016 config-4.4.0-31-generic -rw-r--r-- 1 root root 190364 Aug 15 2017 config-4.4.0-93-generic drwxr-xr-x 5 root root 4096 Jul 4 17:23 grub -rw-r--r-- 1 root root 21977388 Aug 24 2017 initrd.img-4.4.0-31-generic -rw-r--r-- 1 root root 22440248 Aug 24 2017 initrd.img-4.4.0-93-generic -rw------- 1 root root 3879360 Jul 13 2016 System.map-4.4.0-31-generic -rw------- 1 root root 3899015 Aug 15 2017 System.map-4.4.0-93-generic -rw------- 1 root root 6937248 Jul 13 2016 vmlinuz-4.4.0-31-generic -rw------- 1 root root 7000752 Aug 15 2017 vmlinuz-4.4.0-93-generic
# initrd的文件類型是gzip壓縮文件 # file /boot/initrd.img-4.4.0-93-generic /boot/initrd.img-4.4.0-93-generic: gzip compressed data, from Unix, last modified: Thu Aug 24 20:51:59 2017
# cp /boot/initrd.img-4.4.0-93-generic .
# 文件大小為22M # ls -lh initrd.img-4.4.0-93-generic -rw-r--r-- 1 root root 22M Jul 5 15:46 initrd.img-4.4.0-93-generic
# 修改文件的后綴名，否則gzip工具無法識別 # mv initrd.img-4.4.0-93-generic initrd.img-4.4.0-93-generic.gz # 用gzip解壓縮 # gzip -d initrd.img-4.4.0-93-generic.gz # 解壓后的大小為57M # ls -lh initrd.img-4.4.0-93-generic -rw-r--r-- 1 root root 57M Jul 5 15:46 initrd.img-4.4.0-93-generic
# 解壓后的文件類型為cpio檔案 # file initrd.img-4.4.0-93-generic initrd.img-4.4.0-93-generic: ASCII cpio archive (SVR4 with no CRC)
# 將文件從cpio檔案中copy出來 # cpio -idmv < initrd.img-4.4.0-93-generic . lib64 lib64/ld-linux-x86-64.so.2 ... lib/systemd lib/systemd/systemd-udevd 115997 blocks
# 最終可以看到如下文件和目錄結構，就是initramrd的結構 # ls bin conf etc init initrd.img-4.4.0-93-generic lib lib64 run sbin scripts
可以看到initramfs和跟分區文件系統的雛形很像，只是它的大小不大，少了很多工具和庫。有些內核模塊就在其中，比如：/lib/modules/4.4.0-93-generic/kernel/。
qemu中啟動"Hello World" initramfs
在前文“在qemu環境中用gdb調試Linux內核”中，已經准備了一個Linux啟動環境，但是缺少initramfs。我們可以做一個最簡單的Hello World initramfs，來直觀地理解initramfs。
Hello World的C程序如下，與普通的Hello World相比，加了一行while(1)。
#include <stdio.h> void main() { printf("Hello World\n"); fflush(stdout); /* 讓程序打印完后繼續維持在用戶態 */ while(1); }
編譯helloworld.c程序
# gcc -static -o helloworld -m32 helloworld.c
- -static: On systems that support dynamic linking, this prevents linking with the shared libraries. //不讓gcc動態鏈接shared libraries
- -m32: Generate code for a 32-bit or 64-bit environment //在前文“在qemu環境中用gdb調試Linux內核”中Linux內核被編譯成了32位架構，所以這里在gcc的選項中也編譯成32位可執行程序
在64位機器上編譯成32位程序，可能會報錯如下：
In file included from /usr/include/stdio.h:27:0,
from helloworld.c:2:
/usr/include/features.h:374:25: fatal error: sys/cdefs.h: No such file or directory
# include <sys/cdefs.h>
^
compilation terminated.
解決方案是安裝libc6-dev-i386包。
# apt-get install libc6-dev-i386
打包initramfs文件
# echo helloworld | cpio -o --format=newc > hwinitramfs
在qemu中啟動編譯好的內核，把hwinitramfs指定為initrd，在-append參數中將init指定為helloworld。
# qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd hwinitramfs -append "console=ttyS0 rdinit=helloworld" -nographic
系統能成功啟動到輸出"Hello World"，並且在用戶態停住。結合前文“在qemu環境中用gdb調試Linux內核”，可以看到qemu虛機中運行的Linux系統已經成功掛載了initramfs, 在console日志中也能看到“Unpacking initramfs...”。
