首页 | 新闻 | 交流 | 问吧 | 文档 | 手册 | 下载 | 博客

linux内核镜像格式

作者:  时间: 2011-06-10

一、Linux内核镜像格式  
   Linux内核有多种格式的镜像,包括vmlinux、Image、zImage、bzImage、uImage、xipImage、bootpImage等.
(1)kernel镜像格式:vmlinux
   vmlinuz是可引导的、可压缩的内核镜像,vm代表Virtual Memory.Linux支持虚拟内存,因此得名vm.它是由用户对内核源码编译得到,实质是elf格式的文件.也就是说,vmlinux是编译出来的最原始的内核文件,未压缩.这种格式的镜像文件多存放在PC机上.
  【 attention】elf格式文件
      ELF,Executable and Linkable Format,可执行可链接格式,是UNIX实验室作为应用程序二进制接口而发布的,扩展名为elf.可以简单的认为,在elf格式的文件中,除二进制代 码外,还包括该可执行文件的某些信息,比如符号表等.
(2)kernel镜像格式:Image
   Image是经过objcopy处理的只包含二进制数据的内核代码,它已经不是elf格式了,但这种格式的内核镜像还没有经过压缩.
  【 attention】objcopy
      GNU使用工具程序objcopy作用是拷贝一个目标文件的内容到另一个目标文件中,也就是说,可以将一种格式的目标文件转换成另一种格式的目标文件. 通过使用binary作为输出目标(-o binary),可产生一个原始的二进制文件,实质上是将所有的符号和重定位信息都将被抛弃,只剩下二进制数据.
(3)kernel镜像格式:zImage
   zImage是ARM linux常用的一种压缩镜像文件,它是由vmlinux加上解压代码经gzip压缩而成,命令格式是#make zImage.这种格式的Linux镜像文件多存放在NAND上.
(4)kernel镜像格式:bzImage
   bz表示big zImage,其格式与zImage类似,但采用了不同的压缩算法,注意,bzImage的压缩率更高.
(5)kernel镜像格式:uImage
   uImage是uboot专用的镜像文件,它是在zImage之前加上一个长度为0x40的头信息(tag),在头信息内说明了该镜像文件的类型、加载 位置、生成时间、大小等信息.换句话说,若直接从uImage的0x40位置开始执行,则zImage和uImage没有任何区别.命令格式是#make uImage.这种格式的Linux镜像文件多存放在NAND上.
(6)kernel镜像格式:xipImage
   这种格式的Linux镜像文件多存放在NorFlash上,且运行时不需要拷贝到内存SDRAM中,可以直接在NorFlash中运行.


二、Linux内核镜像的产生过程
  在嵌入式Linux中,内核的启动过程分为两个阶段.其中,第一阶段启动代码放在arch/arm/kernel/head.S文件中,该文件与体系 结果相关,与用户的开发板无关,主要是初始化ARM内核等.第二阶段启动代码是init目录下的main.c.现以执行命令#make zImage为例来说明,arm-linux内核镜像的产生过程.
(1)当用户对Linux内核源码进行编译时,kernel的第1/2阶段代码会生成可执行文件vmlinux,该文件是未被压缩的镜像文件,非常大,不能直接下载到NAND中,通常放在PC机上,这也是最原始的Linux镜像文件.试验时该文件约50M.
(2)镜像文件vmlinux由于很大,肯定不能直接烧入NAND中,因此需要进行二进制化,即经过objcopy处理,使之只包含二进制数据的内核代 码,去除不需要的文件信息等,这样就制作成了image镜像文件.该镜像文件也是未压缩,只是经过了二进制化而变小.试验时该文件约5M.
(3) 一般来说,内存SDRAM中的内核镜像是经过压缩的,只是在运行时再将其解压.所以,编译时会先使用gzip将镜像文件image进行压缩(压缩比约为 2:1),再将压缩后的镜像文件和源码中的两个文件arch/arm/boot/compressed/head.S、arch/arm/boot /compressed/misc.c一起链接生成压缩后的镜像文件compress/vmlinux.试验时该文件约为2.5M.注意,这两个源码文件 是解压程序,用于将内存SDRAM中的压缩镜像zImage进行解压.
(4)压缩后的镜像文件compress/vmlinux经过二进制化,最终生成镜像文件zImage,试验时该文件约为2.5M.当然,在内存 SDRAM中运行压缩镜像文件zImage时,会首先调用两个解压程序arch/arm /boot/compressed/head.S、arch/arm/boot/compressed/misc.c将自身解压,然后再执行kernel 的第一阶段启动代码arch/arm/kernel/head.S.简而言之,在内存中运行内核时,kernel先自身解压,再执行第一阶段启动代码.试 验时运行在内存中的镜像文件约为5M,与image镜像文件大小相同.
【 attention】
(1) 网站:http://lxr.linux.no/
   该网站通过了Linux内核源码,不用解压,在线查询,非常方便.
(2)生成的镜像文件vmlinux放在源码的顶层目录下.
(3)生成的镜像文件image、zImage均在arch/arm/boot目录下.
(4)启动开发板时,在超级终端内会有许多的提示信息,其中:
      booting linux ...  /*表示正在将内核从NAND拷贝到内存中*/
      unpressed...      /*表示正在解压内核*/
(5)只有当用户输入boot命令或在boot_delay延时时间后,vivi才将NANDFlash中的内核kernel拷贝到内存SDRAM中.也就是说,当vivi进入命令行模式时,在SDRAM中并没有内核kernel.
(6)在kernel源码目录下执行命令:
  <1> #tree       /*打印出kernel源码的目录结构*/
  <2> #tree -L 1   /*打印出kernel源码的第一级目录结构*/
  <3> #tree > /home/lishuai/linux.txt   /*将kernel源码的目录结构重定向到某个文件中,用户可以随时查看其目录结构,非常方便*/