switch_root 命令詳解

BusyBox 提供 switch_root 專門解決 initramfs (rootfs) 無法 pivot_root/umount 的問題，一次完成：移動掛載點、清理 rootfs、切換根目錄、執行新 init。

語法格式

switch_root [-c /dev/console] NEW_ROOT NEW_INIT [ARGS...]

• NEW_ROOT：真實根檔案系統掛載點 (如 /mnt、/sysroot)，執行前必須已掛載。
• NEW_INIT：真實系統 init 路徑 (通常 /sbin/init)。
• -c /dev/console：可選，重導向主控台裝置 (通常不需指定)。
• ARGS：傳遞給新 init 的參數。

兩大鐵律 (違反即報錯 switch_root: not rootfs)

1. 必須由 PID 1 進程調用：只能在 initramfs 的 /init (PID 1) 中直接呼叫，不能由子進程/腳本調用。
2. 必須用 exec 執行：exec switch_root ... 替換當前進程映像，保持 PID 1 不變。若用 switch_root ... (無 exec) 則 fork 子進程，PID 變更導致失敗。

生產級 init 腳本完整範例

#!/bin/sh
# 掛載必要虛擬檔案系統
[ -d /dev ] || mkdir -m 0755 /dev
[ -d /root ] || mkdir -m 0700 /root
[ -d /sys ] || mkdir /sys
[ -d /proc ] || mkdir /proc
[ -d /tmp ] || mkdir /tmp
mkdir -p /var/lock

# 掛載 sysfs/proc
mount -t sysfs -o nodev,noexec,nosuid none /sys
mount -t proc -o nodev,noexec,nosuid none /proc

# 裝置節點管理：優先 devtmpfs，失敗回退 tmpfs + 手動建立基礎節點
if ! mount -t devtmpfs -o mode=0755 none /dev; then
    mount -t tmpfs -o mode=0755 none /dev
    mknod /dev/null c 1 3
    mknod /dev/ptmx c 5 2
    mknod /dev/console c 5 1
    mknod /dev/kmsg c 1 11
fi
mkdir /dev/pts
mount -t devpts -o noexec,nosuid,gid=5,mode=0620 none /dev/pts || true

# mdev/udev 掃描硬體建立完整裝置節點
mdev -s

# 掛載真實根分區 (實際部署應從 /proc/cmdline 解析 root= 參數)
mount /dev/sda3 /root

# 切換根檔案系統 (鐵律：exec + PID 1)
echo "switch_root /root /sbin/init"
exec switch_root /root /sbin/init

關鍵技術點解析

• devtmpfs 優先：核心 CONFIG_DEVTMPFS=y 時自動建立裝置節點，最快、最完整；失敗回退 tmpfs + 手動建立最小節點 (null, console, ptmx, kmsg)。
• devpts 掛載：提供 pseudo-terminal 支援，gid=5 通常對應 tty 群組。
• mdev -s：掃描 /sys 針對非 devtmpfs 管理的裝置建立節點 (如舊驅動、虛擬裝置)。
• 根分區指定：生產環境應解析 /proc/cmdline 中 root=UUID=... 或 root=/dev/...，而非硬編碼。

除錯技巧

• 核心參數加入 rd.break (dracut) 或 init=/bin/sh 進入 initramfs Shell 除錯。
• ls -la /dev 確認裝置節點；cat /proc/cmdline 檢查參數；mount 檢查掛載狀態。
• 若 switch_root 失敗，檢查：是否 PID 1、是否 exec、NEW_ROOT 是否掛載、NEW_INIT 是否存在且可執行。