ARM+Linux的启动分析(zImage)

基于ARM的Linux的启动分析报告

机械毕业设计论坛摘要：本文主要分析基于ARM的Linux－2.2.26内核启动过程。将首先从／arch/arm/Makefile着手，介绍三种不同的启动方案，再剖析典型的压缩内核zImage启动方案的代码结构，最后将详细分析这种方案的启动过程，直到调用start_kernel()为止。

1、Linux内核的启动方案：

由／arch/arm/Makefile的代码可以看出，主要有三种启动方案，分别是: echo '* zImage - Compressed kernel image (arch/$

(ARCH)/boot/zImage)'

echo ' Image - Uncompressed kernel image (arch/$

(ARCH)/boot/Image)'

echo ' bootpImage - Combined zImage and initial RAM disk'

echo ' (supply initrd image via make variable INITRD=<path>)'

Linux内核有两种映像：一种是非压缩内核，叫 Image，另一种是它的压缩版本，叫zImage。根据内核映像的不同，Linux内核的启动在开始阶段也有所不同。zImage是Image经过压缩形成的，所以它的大小比 Image小。但为了能使用 zImage，必须在它的开头加上解压缩的代码，将 zImage解压缩之后才能执行，因此它的执行速度比Image要慢。但考虑到嵌入式系统的存储空容量一般比较小，采用zImage可以占用较少的存储空间，因此牺牲一点性能上的代价也是值得的。所以一般的嵌入式系统均采用压缩内核的方式(另外bootpImage是编译包含zImage和initrd的映像，可以通过make变量INITRD=<path>提供initrd映像)。

2、基于zImage的启动方案。

1、zImage的生成过程

1、编译链接vmlinux

2、生成vmlinux.lds链接脚本

3、链接生成zImage

2、zImage的代码结构

在内核编译完成后会在arch/arm/boot/下生成zImage。

#arch/arm/boot/Makefile：

$(obj)/zImage:$(obj)/compressed/vmlinux FORCE

$(call if_changed,objcopy)

@echo ' Kernel: $@ is ready'

由此可见，zImage的是elf格式的，由内核顶层目录下的

arch/arm/boot /compressed/vmlinux二进制化得到的：

#arch/armboot/compressed/Makefile：

$(obj)/vmlinux: $(obj)/vmlinux.lds $(obj)/$(HEAD) $(obj)/piggy.o \ $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) FORCE

$(call if_changed,ld)

$(obj)/: $(obj)/../Image FORCE

$(call if_changed,gzip)

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$(obj)/piggy.o: $(obj)/ FORCE

总结一下zImage的组成，它是由一个压缩后的内核piggy.o，连接上一段初始化及解压功能的代码（head.o misc.o）组成的。

3、zImage的启动过程波伏娃

1. Linux内核的一般启动过程：

1)对于ARM 系列处理器来说，zImage 的入口程序即为 arch/arm/boot/ compressed/head.S。它依次完成以下工作：开启MMU和Cache，调用 decompress_kernel()解压内核，最后通过调用 call_kernel()进入非压缩内核 Image 的启动。

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Linux 非压缩内核的入口位于文件/arch/arm/kernel/head-armv.S 中的 stext 段。该段的基地址就是压缩内核解压后的跳转地址。如果系统中加载的内核是非压缩的 Image，那么bootloader将内核从 Flash中拷贝到 RAM 后将直接跳到该地址处，从而启动 Linux 内核。

2）执行镜像：解压後/非压缩镜像直接执行（linux/arch/arm/kernel/head-armv.S：ENTRY(stext)-> __

entry->__ret->__switch_data->__mmap_switched->）3）该程序通过查处理器内核类型和处理器类型调用相应的初始化函数，再建立页表，最后跳转到start_kernel()函数开始内核的初始化工作。（linux/init/main.c：start_kernel()）

2、zImage的启动过程

1)内核启动地址的确定

1、#/arch/arm/Makefile文件中，设置内核启动的虚拟地址

textaddr-y := 0xC0008000 这个是内核启动的虚拟地址

TEXTADDR := $(textaddr-y)

2、#/arch/arm/boot/Makefile文件中，设置内核启动的物理地址ZRELADDR := $(zreladdr-y)李薇日记

PARAMS_PHYS := $(params_phys-y)

3、 #/arch/arm/boot/compressed/Makefile文件中，变频器论文

SEDFLAGS =

s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;s/BSS_START/$ (ZBSSADDR)/

使得TEXT_START = ZTEXTADDR(从flash中启动时)，LOAD_ADDR = ZRELADDR

其中TEXT_START是内核ram启动的偏移地址，这个地址是物理地址ZTEXTADDR就是解压缩代码的ram偏移地址，

LOAD_ADDR就是zImage中解压缩代码的ram偏移地址，

ZRELADDR是内核ram启动的偏移地址，

zImage的入口点由# /arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in决定：OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = TEXT_START;

_text = .;

.text : {

_start = .;

*(.start)

*(.text)

……

}

2)内核解压缩过程

内核压缩和解压缩代码都在目录#/arch/arm/boot/compressed，编译完成后将产生vmlinux、head.o、misc.o、head-xscale.o、piggy.o这几个文件，其中head.o：内核的头部文件，负责初始设置；

misc.o：主要负责内核的解压工作，它在head.o之后；

head-xscale.o：主要针对Xscale的初始化，将在链接时与head.o合并；piggy.o：一个中间文件，其实是一个压缩的内核(kernel/vmlinux)，只不过没

有和

初始化文件及解压文件链接而已；

vmlinux：没有(zImage是压缩过的内核)压缩过的内核，就是由piggy.o、 head.o、misc.o、head-xscale.o组成的。

本文发布于:2024-09-21 22:18:26，感谢您对本站的认可！

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