vmlinux 相关知识锦集

vmlinux, zImage, Image的区别 

从下面的内核编译过程，可以看出vmlinux, arch/arm/boot/compressed/vmlinux, arch/arm/boot/Image, arch/arm/boot/zImage 之间的区别
 
  LD      vmlinux
  SYSMAP  System.map
  SYSMAP  .tmp_System.map
  OBJCOPY arch/arm/boot/Image
  Kernel: arch/arm/boot/Image is ready
  AS      arch/arm/boot/compressed/head.o
  GZIP    arch/arm/boot/compressed/piggy.gz
  AS      arch/arm/boot/compressed/piggy.o
  CC      arch/arm/boot/compressed/misc.o
  AS      arch/arm/boot/compressed/head-xscale.o
  LD      arch/arm/boot/compressed/vmlinux
  OBJCOPY arch/arm/boot/zImage

vmlinux 是一个elf格式的文件
Image 是经过objcopy 处理了的只包含内核代码，数据的一个文件， 已经不是elf格式的了。此时还没有经过压缩
arch/arm/boot/compressed/vmlinux 是经过压缩的Image和加入了解压头的elf格式的文件
arch/arm/boot/zImage 是经过objcopy处理了的可以直接下到对应的地址执行的内核镜像

objcopy:

GNU实用工具程序objcopy的作用是拷贝一个目标文件的内容到另一个目标文件中。Objcopy使用GNU BFD库去读或写目标文件。Objcopy可以使用不同于源目标文件的格式来写目的目标文件（也即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）。通过以上命令行选项可以控制Objcopy的具体操作。

Objcopy在进行目标文件的转换时，将生成一个临时文件，转换完成后就将这个临时文件删掉。Objcopy使用BFD做转换工作。如果没有明确地格式要求，则Objcopy将访问所有在BFD库中已经描述了的并且它可以识别的格式，请参见《GNUpro Decelopment Tools》中“using ld”一章中“BFD库”部分和“BFD库中规范的目标文件格式”部分。

通过使用srec作为输出目标（使用命令行选项-o srec），Objcopy可以产生S记录格式文件。

通过使用binary作为输出目标（使用命令行选项-o binary），Objcopy可以产生原始的二进制文件。使用Objcopy产生一个原始的二进制文件，实质上是进行了一回输入目标文件内容的内存转储。所有的符号和重定位信息都将被丢弃。内存转储起始于输入目标文件中那些将要拷贝到输出目标文件去的部分的最小虚地址处。

使用Objcopy生成S记录格式文件或者原始的二进制文件的过程中，-S选项和-R选项可能会比较有用。-S选项是用来删掉包含调试信息的部分，-R选项是用来删掉包含了二进制文件不需要的内容的那些部分。

 

vmlinux,vmlinuz,uImage,zImage,bzImage之间的异同  

在网络中，不少服务器采用的是Linux系统。为了进一步提高服务器的性能，可能需要根据特定的硬件及需求重新编译Linux内核。编译Linux 内核，需要根据规定的步骤进行，编译内核过程中涉及到几个重要的文件。比如对于RedHat Linux，在/boot目录下有一些与Linux内核有关的文件，进入/boot执行。
　　编译过RedHat Linux内核的人对其中的System.map、vmlinuz、initrd-2.4.7-10.img印象可能比较深刻，因为编译内核过程中涉及到这些文件的建立等操作。那么这几个文件是怎么产生的?又有什么作用呢?本文对此做些介绍。

　　一、vmlinuz

　　vmlinuz是可引导的、压缩的内核。“vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虚拟内存，不像老的操作系统比如DOS有640KB内存的限制。Linux能够使用硬盘空间作为虚拟内存，因此得名“vm”。vmlinuz是可执行的Linux内核，它位于/boot/vmlinuz，它一般是一个软链接，比如图中是vmlinuz-2.4.7-10的软链接。

　　vmlinuz的建立有两种方式。一是编译内核时通过“make zImage”创建，手动拷贝到/boot目录下面。zImage适用于小内核的情况，它的存在是为了向后的兼容性。

　　二是内核编译时通过命令make bzImage创建，然后手动拷贝至/boot目录下。bzImage是压缩的内核映像，需要注意，bzImage不是用bzip2压缩的，bzImage中的bz容易引起误解，bz表示“big zImage”。 bzImage中的b是“big”意思。 zImage(vmlinuz)和bzImage(vmlinuz)都是用gzip压缩的。它们不仅是一个压缩文件，而且在这两个文件的开头部分内嵌有 gzip解压缩代码。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。

　　内核文件中包含一个微型的gzip用于解压缩内核并引导它。两者的不同之处在于，老的zImage解压缩内核到低端内存(第一个 640K)，bzImage解压缩内核到高端内存(1M以上)。如果内核比较小，那么可以采用zImage或bzImage之一，两种方式引导的系统运行时是相同的。大的内核采用bzImage，不能采用zImage。vmlinux是未压缩的内核，vmlinuz是vmlinux的压缩文件。

　　二、initrd-x.x.x.img

　　initrd是“initial ramdisk”的简写。initrd一般被用来临时的引导硬件到实际内核vmlinuz能够接管并继续引导的状态。图中的initrd-2.4.7-10.img主要是用于加载ext3等文件系统及scsi设备的驱动。

　　比如，使用的是scsi硬盘，而内核vmlinuz中并没有这个scsi硬件的驱动，那么在装入scsi模块之前，内核不能加载根文件系统，但 scsi模块存储在根文件系统的/lib/modules下。为了解决这个问题，可以引导一个能够读实际内核的initrd内核并用initrd修正 scsi引导问题。initrd-2.4.7-10.img是用gzip压缩的文件，initrd实现加载一些模块和安装文件系统等功能。

　　initrd映象文件是使用mkinitrd创建的。mkinitrd实用程序能够创建initrd映象文件。这个命令是RedHat专有的(这也是为什么，在Linux内核包里/Documentation/Changes里面没有提到要将mkinitrd升级）。其它Linux发行版或许有相应的命令。这是个很方便的实用程序。具体情况请看帮助:man mkinitrd下面的命令创建initrd映象文件。

 　　三、uImage文件

　　vmlinux是内核文件，zImage是一般情况下默认的压缩内核映像文件，压缩vmlinux，加上一段解压启动代码得到。而uImage则是使用工具mkimage对普通的压缩内核映像文件（zImage）加工而得。它是uboot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为64字节的“头”，说明这个内核的版本、加载位置、生成时间、大小等信息；其0x40之后与zImage没区别。 

其实就是一个自动跟手动的区别,有了uImage头部的描述,u-boot就知道对应Image的信息,如果没有头部则需要自己手动去搞那些参数。

如何生成uImage文件？首先在uboot的/tools目录下寻找mkimage文件，把其copy到系统/usr/local/bin目录下，这样就完成制作工具。然后在内核目录下运行make uImage，如果成功，便可以在arch/arm/boot/目录下发现uImage文件，其大小比 zImage多64个字节。

此外，平时调试用uImage，不用去管调整了哪些东西；zImage则是一切OK后直接烧0X0。开机就运行。

在make install发生的事

在make install后, 会有三个文件被放到/boot下:
1. vmlinuz-2.6.x.y.z
2. System.map
3. config
4. 为什么我的gentoo没有initrd.img的??
在/usr/src/linux下还有一个vmlinux的方件.

那么/boot下的vmlinux是哪个呢? 如下:

jessinio@niolaptop /usr/src/linux $ diff /usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage /usr/src/linux/vmlinux
Files /usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage and /usr/src/linux/vmlinux differ
jessinio@niolaptop /usr/src/linux $ diff /usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz

可以看出/boot下的vmlinux是/usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage

随便提一下make内核时的过程:

就常使用的make也过程:
cd /usr/src/linux
make menuconfig
make
make modules_install
make install

注意到上面的一个make是不参数的, 这种情况实际如下:
Execute "make" or "make all" to build all targets marked with [*]

带"*"号等于如下:
make vlinux modules bzImage

zImage / vmlinux / Image生成的流程图

  SRC_TREE    :=./
HEADER_PATH    :=arch/arm/boot/compressed
BOOT_PATH    :=arch/arm/boot/
KERNEL_PATH    :=arch/arm/kernel

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1 SRC_TREE 目录下的vmlinux经过objcoy后生成二进制文件Image,Image在经过gzip压缩后生成piggy.o
   piggy.o是真正的内核镜像文件

2 HEADER_PATH/head.o ,head-xscal.o ,misc.o 的作用就是把piggy.o解压到指定的位置，然后执行piggy.o解压后的代码

HEADER_PATH/zImage
       ^
       |[objcopy]
       |
HEADER_PATH/vmlinux
       ^
       |[ld]
       |
       +-<--HEADER_PATH/head.o
       |
       +-<--HEADER_PATH/head-xscal.o
       |
       +-<--HEADER_PATH/misc.o
       |
       +-<--HEADER_PATH/piggy.o <-- HEADER_PATH/piggy.gz <--[gzip]-- BOOT_PATH/Image <--[objcopy]--SRC_TREE/vmlinux

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SRC_TREE目录下的vmlinux是由一下三部分组成的：

$(vmlinux-init)

$(vmlinux-main)

kallsyms.o

vmlinux
   ^
   |
   +-<--$(vmlinux-init)
   |          ^
   |          |
   |          +--<--KERNEL_PATH/head.S
   |          |
   |          +--<--KERNEL_PATH/init_task.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/init/build-in.o
   |        
   +--< $(vmlinux-main)
   |          ^
   |          |$(cory-y)
   |          +--<--SRC_TREE/driver/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/mm/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/usr/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/kernel/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/mm/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/fs/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/ipc/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/securiy/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/crypto/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/block/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/kernel/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/mm/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/common/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/mach-pxa/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/nwfpe/buit-in.o
   |          |
   |          |$(lib-y)
   |          +--<--SRC_TREE/lib/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/lib/built-in.o
   |          |
   |          |$(drivers-y)
   |          +--<--SRC_TREE/drivers/buit-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/sound/buit-in.o
   |          |
   |          |$(net-y)
   |          +--<--SRC_TREE/net/buit-in.o
   |
   +--< kallsyms.o