android rootfs根文件系统挂载

linux下文件目录为树状结构，文件系统挂载在虚拟系统的VFS各个目录下。
VFS是Linux中的一个虚拟文件文件系统，也称为虚拟文件系统交换层（Virtual Filesystem Switch），是一种软件机制。它为应用程序员提供一层抽象，屏蔽底层各种文件系统的差异。诸如Ext2、Ext4、XFS和Btrfs等常规意义上的文件系统，还包括伪文件系统和设备等等内容。
Root FileSystem根文件系统在linux下对应目录 / 。
kernel启动后，先创建虚拟文件系统VFS，并创建跟目录节点，然后挂载根文件系统。

RootFs

RootFs根文件系统分为真实文件系统和虚拟文件系统。真实RootFs是指根文件系统存在于存储设备上，内核在启动过程中会在虚拟rootfs上挂载这个存储设备，然后将/目录节点切换到这个存储设备上，这样存储设备上的文件系统就会被作为根文件系统使用。虚拟rootfs由内核自己创建和加载，仅仅存在于内存之中，其文件系统是tmpfs类型或者ramfs类型。
真实根文件系统
一种是把根文件系统存储在真实的磁盘，例如mmc flash 分区2, mmcblk0p2分区存储了rootfs文件和目录，把这个分区挂载到/目录，作为跟文件系统。
第二种利用RamDisk技术，RamDisk就是将内存（Ram）的一部分当做硬盘（Disk）来使用。RamDisk有固定的大小，可以像正常硬盘分区那样去使用。就操作时间来讲，RamDisk比真实的物理硬盘快很多，当系统关闭或断电时，保存在RamDisk中的数据会全部丢失。linux下设备文件/dev/ram就是ramdisk。
根文件系统InitRamdisk，利用ramdisk的技术，将系统一部分内存区域实现为/dev/ram，把/dev/ram作为作为一个存储设备，最终将根目录切换到/dev/ram的挂载，实现将/dev/ram作为根文件系统的目的。从原理上属于真是rootfs。
虚拟根文件系统
kernel启动时，创建VFS文件系统，并且在内存中创建一个虚拟rootfs，然后把uboot传递进来的InitRamfs，释放到虚拟rootfs的内存区域中，其实就是根据InitRamfs目录结构，在虚拟rootfs中创建相同的目录或复制文件。
InitRamfs，将一个包含有根文件系统的文件、目录、节点的cpio压缩的描述包直接释放到虚拟rootfs的内存区域中，后续都是由rootfs来作为系统的根文件系统使用，无需块设备参与。

一个文件系统对应着一块存储区域，虚拟根文件系统对应的存储区域为内存ram，而真实根文件系统对应的存储区域为硬盘或flash。系统启动阶段，各个驱动都还没有初始化， rootfs是基于内存的文件系统，所有操作都在内存中完成；也没有实际的存储设备，所以不需要设备驱动程序的参与。基于以上原因，linux在启动阶段使用rootfs文件系统，当磁盘驱动程序和磁盘文件系统成功加载后，linux系统可以会将系统根目录从rootfs切换到磁盘文件系统，但也可以继续使用initrootfs虚拟文件系统作为根文件系统，不用切换到磁盘中文件系统。
另外，系统也可以不创建虚拟根文件系统，而直接挂载磁盘上真实文件系统，但需要再各驱动加载完成后，也就是延迟挂载。
下面主要介绍InitRamdisk 和 InitRamfs，而磁盘上真实根文件系统在另一篇https://blog.csdn.net/qq_45683435/article/details/104734516中讲解。

InitRamdisk 和 InitRamfs区别

InitRamdisk，使用ext2格式的文件系统。
InitRamfs，使用kernel内核直接支持的ROOTFS格式的文件系统。
InitRamdisk，使用根文件系统下的/linuxrc来作为init进程
InitRamfs，使用根文件系统下的/init来作为init进程
InitRamfs省去了创建/dev/ram、挂接文件系统和切换根目录的操作，启动过程更会简单和快速。同时，InitRamfs比InitRamdisk更简单快速，而Kernel对InitRamfs的内部处理也更为简单。
对于ramdisk而言，由于Linux的块设备缓冲特性，ram disk上的数据被拷贝到page cache(对于文件数据)和dentry cache(对于目录项)，这个导致了内存的浪费。而initramfs在tmpfs和page cache/dentry cache之间没有重复数据。
initramfs不需要额外的文件系统驱动。
InitRamfs使用的是cpio包，包含了文件、目录、节点的描述语言包，为了描述一个文件、目录、节点，要增加很多额外的描述文字开销。这样使得cpio包比相应的image文件大很多。
独立式InitRamfs：是指将InitRamfs的压缩包与kernel Image独立开来，对应initramfs压缩包，是一个cpio格式压缩的独立文件。
集成式InitRamfs：是指将InitRamfs的cpio压缩包集成到kernel Image中，该cpio格式压缩的文件会被被链接进了内核中特殊的数据段.init.ramfs上，其中全局变量__initramfs_start和__initramfs_end分别指向这个数据段的起始地址和结束地址。内核启动时会对.init.ramfs段中的数据进行解压，然后使用它作为临时的根文件系统。
initramfs只支持cpio格式，ramdisk支持cpio格式和传统的image-initrd格式。

InitRamdisk制作和使用

InitRamdisk制作

enext2fs -b 4096 -d rootfs ramdisk
gzip -9 -f ramdisk
mkimage -n "Rootfs" -A arm -O linux -T ramdisk -C gzip -d ramdisk.gz ramdisk.img

genext2fs用于将目录生成ext2格式的ramdisk。-b是指制作的ramdisk大小为4096K字节。-d是指要制作成ramdisk的根文件系统目录。ramdisk则是指要生成ramdisk的名称
gzip将该ramdisk以最优方式压缩为ramdisk.gz
第三个步骤由uboot使用，mkimage命令将压缩了的ramdisk根文件系统二进制文件ramdisk.gz转换成u-boot能够辨认的二进制文件ramdisk.img，并指定ramdisk.img的名字为“Rootfs”，处理器体系架构为arm，操作系统类型为linux，程序类型为ramdisk，程序由gzip压缩，不需要指定ramdisk的链接起始地址和入口地址。使用FIT方式可以跳过这步。

InitRamdisk使用
kernel中打开如下宏：
CONFIG_BLK_DEV_RAM=y
CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y
CONFIG_BLK_DEV_MD=y
因为InitRamdisk是使用/dev/ram来作为真是根文件系统的方式，所以需要在cmdline中指定根文件系统root=/dev/ram，uboot通过dts的bootargs来传递cmdline到kernel，例如：
bootargs = “console=ttyS0,115200n8 root=/dev/ram rw rootwait ignore_loglevel earlyprintk”;
uboot通过"initrd="把ramdisk地址传递给kernel。

InitRamfs制作和使用

独立式InitRamfs制作

find . | cpio -H newc -o > ../rootfs.cpio
gzip ../rootfs.cpio

通过find命令获取当前目录下的所有文件，然后通过cpio -H newc -o 添加压缩到rootfs.cpio中
通过gzip将rootfs.cpio进行压缩
生成的rootfs.cpio.gz就是InitRamfs使用的镜像。
InitRamfs使用
kernel中打开如下宏：
CONFIG_BLK_DEV_RAM
CONFIG_BLK_DEV_INITRD
uboot通过"initrd="把ramdisk地址传递给kernel。

参考：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1621555464151870974&wfr=spider&for=pc
https://blog.csdn.net/qq_45683435/article/details/105750501