Root FileSystem，简称为rootfs，是类UNIX操作系统的根文件系统，其他文件都直接挂载到了该文件系统，它包含整个系统正常运行所需的关键文件（例如，init进程）
我们知道内核启动的最后阶段启动了三个进程:
进程0：idle 进程，不参与schedule机制，叫空闲进程，也就是死循环。
进程1：kernel_init函数就是进程1，这个进程被称为init进程。
进程2：kthreadd函数就是进程2，这个进程是linux内核的守护进程。这个进程是用来保证linux内核自己本身能正常工作的。
那么内核启动中的rootfs是怎么初始化的?
1、首先，在内核首次启动时，注册了一个绝对最小的文件系统，称为“ rootfs”。它将设置一个包含两个文件的内存驻留inode目录条目 "." 和 ".."。在所有目录中,"."指向当前目录（这就是执行当前目录可执行文件加 ./ 的原因）, ".."指向当前目录的父目录的链接（如 cd ..返回上一级目录）
2、内存驻留inode结构包含对目录所在设备驱动程序结构的引用,现在对于这个特定的内存驻留inode，这个目录没有设备关联，这意味着现在是空的/根目录;
3、因为ramdisk总是内存驻留的，所以在Linux中被标记为"ramdisk"。当执行下一步（填写ramdisk）时，内核将按照内核的原始加载位置复制内存，并将其视为包含初始文件系统的"cpio"的大缓冲区。这个文件系统被复制到"ramdisk"，它现在开始填写文件系统的目录和文件数据。作为驻留内存的文件系统，没有物理磁盘，因此ramdisk文件系统为每个文件分配内存，每个目录都存储在initrd缓冲区中,这就是刚刚启动的内核的"rootfs";
4、内核使用内核启动功能，释放该initrd缓冲区占用的内存，并启动一个新进程(pid 1)，并执行驻留在rootfs中的init程序。此时，内核处于空闲状态，init进程接管了工作……
5、现在，init进程可以启动其他进程以进行设备发现(通常是udev/eudev),识别系统盘和其他数据盘;
6、init所做的事情之一就是将真正的/根目录挂载到某个位置(比如sysroot)。现在有一个到物理设备的链接，该设备由引导加载程序（通常为grub）设置的内核命令行中的"root ="选项标识,它告诉内核在哪里可以找到根文件系统;
7、以对设备驱动程序结构的引用的方式，根文件系统（sysroot）中的目录条目具有指向物理设备的链接;
8、然后，init进程使用特殊的系统调用"pivot_root"，该调用导致设备的指针交换位置。现在，这使真实根成为“ ”（第一个内存驻留目录）的设备。交换使"sysroot"条目成为ramdisk的条目;
9、接着，init进程可以自行重启（从而切换到实际根文件系统上的init文件），并卸装sysroot条目。这会为从"initrd"缓冲区创建的"rootfs"分配所有内存，从而使内存可用于其他进程;
10、最后再启动在真实根文件系统上的其他服务。
Rootfs是一个压缩包，其中包含所有Linux的必需目录(sbin、bin等)。有很多工具可以构建rootfs，如Buildroot等。本文使用Alpine Linux最小的根文件系统进行测试
[root@kube-master01 ~]# cat Dockerfile
FROM scratch
ADD alpine-minirootfs-3.10.3-x86_64.tar.gz /
CMD ["/bin/sh"]
[root@kube-master01 ~]#
[root@kube-master01 ~]# docker history alpine:3.10
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
965ea09ff2eb 2 months ago /bin/sh -c #(nop) CMD ["/bin/sh"] 0B
<missing> 2 months ago /bin/sh -c #(nop) ADD file:fe1f09249227e2da2… 5.55MB
[root@kube-master01 ~]#
将alpine:3.10的根目录导入到/root/demo-rootfs目录
[root@kube-master02 ~]# mkdir -p demo-rootfs
[root@kube-master02 ~]# docker export $(docker create alpine:3.10) | tar -C ./demo-rootfs -xf -
[root@kube-master02 ~]# ls ./demo-rootfs
bin dev etc home lib media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var
[root@kube-master02 ~]# pwd
/root
[root@kube-master02 ~]#
对于容器来说，它的启动过程一般分为：
1、启用Linux NameSpace隔离配置；
2、设置Cgroup限制参数；
3、镜像文件/目录通过UnionFS的方式挂载到同一端点
4、切换进程的根目录（Change Root）
这样一个完整的容器就诞生了
在Linux中，chroot命令用来改变程序执行时所参考的根目录位置。即 change root directory (更改 root 目录)，可以增加系统的安全性。
[root@kube-master01 ~]# ls -lrt
total 839672
-rw-r--r-- 1 root root 103383500 Dec 5 16:42 linux-4.19.88.tar.xz
-rw-r--r-- 1 root root 397298776 Dec 5 17:18 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz.v1.16
-rw-r--r-- 1 root root 10268 Dec 5 17:39 check-config.sh
drwxr-xr-x 4 root root 4096 Dec 8 05:37 kubernetes
-rw-r--r-- 1 root root 359101395 Dec 23 10:18 kubernetes-server-linux-amd64-1.17.0.tar.gz
drwxr-xr-x 19 root root 4096 Dec 24 00:35 demo-rootfs
[root@kube-master01 ~]# pwd
/root
[root@kube-master01 ~]# which sh
/usr/bin/sh
[root@kube-master01 ~]# chroot /root/demo-rootfs /bin/sh -i
/ # PATH=$PATH:/bin
/ # ls
bin dev etc home lib media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var
/ # pwd
/
/ # which sh
/bin/sh
/ #
/ # cd
~ # pwd
/root
~ # df -k
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
df: /proc/mounts: No such file or directory
~ # ls -lart
total 12
drwxr-xr-x 19 root root 4096 Dec 23 16:35 ..
drwx------ 2 root root 4096 Dec 23 16:35 .
-rw------- 1 root root 346 Dec 23 17:04 .ash_history
~ #
在Linux操作系统中，rootfs和bootfs是分开的
rootfs只是包含了操作系统的文件、配置和目录，bootfs包含了BootLoader和Kernel，操作系统只有在开机启动时才会加载指定版本的内核。其实容器的本质就是一个进程，跟宿主机共用内核，宿主机对该"进程"进行空间隔离、资源限制，并改变进程执行时的根目录位置。
好看的皮囊千篇一律,有趣的灵魂万里挑一，rootfs只是操作系统的肉体，并没有灵魂。
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