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  • 一、区别  ARM Linux Kernel源码使用 "... 命令编译完成后会生成三种映像:  1. Image : 内核映像文件;  2. zImage: 内核映像压缩文件;  3. uImage: uboot使用内核映像文件,...

    一、区别       

            ARM Linux Kernel源码使用 "make CC=***  uImage" 命令编译完成后会生成三种映像:

                    1. Image  : 内核的映像文件;

                    2. zImage: 内核的映像压缩文件;

                    3. uImage: uboot使用的内核映像文件,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;

    二、 uImage头

            uImage头结构体如下:

    typedef struct image_header {
        uint32_tih_magic;
        uint32_tih_hcrc;
        uint32_tih_time;
        uint32_tih_size;
        uint32_tih_load;
        uint32_tih_ep;
        uint32_tih_dcrc;
        uint8_tih_os;
        uint8_tih_arch;       //架构
        uint8_tih_type;       //类型
        uint8_tih_comp;       //压缩类型
        uint8_tih_name[IH_NMLEN];
    } image_header_t;

    三、 uImage生成方法

             1. 自动生成

                     ① 拷贝uboot的/tools目录下mkimage文件到/usr/local/bin目录下;

                     ②  内核根目录下运行make CC=****** uImage。

            2. 手动生成

                     ① 内核根目录下运行make CC=******,生成zImage;

                     ② 使用mkimage制定参数生成。

    四、mkimage参数

            -A ==> set architecture to 'arch'

            -O ==> set operating system to 'os'

            -T ==> set image type to 'type' “kernel or ramdisk”

            -C ==> set compression type 'comp'

            -a ==> set load address to 'addr' (hex)

            -e ==> set entry point to 'ep' (hex)(内核启动时在此位置查询完整的内核印象)

            -n ==> set image name to 'name'

            -d==> use image data from 'datafile'

            -x ==> set XIP (execute in place,即不进行文件的拷贝,在当前位置执行)

            对于ARM 架构Linux内核的参数应设置如下:

            -A  arm -------- 架构是arm

            -O  linux -------- 操作系统是linux

            -T   kernel -------- 类型是kernel

            -C  none/bzip/gzip -------- 压缩类型

            -a  80002000 ---- image的载入地址(hex)

            -e  80008040---- 内核的入口地址(hex)

            -n  linux-XXX --- image的名字,任意

            -d  nameXXX ---- 无头信息的image文件名,你的源内核文件

            uImageXXX ---- 加了头信息之后的image文件名,任意取

            关于-a和-e这两个参数,具体如下:

           -a和-e后面跟的分别是image的载入地址和内核的入口地址,两者可以一样,也可以不一样,依情况而定。

                   ①  当-a后面指定的地址和bootm xxxx后面的地址一样时,-e后面的地址必须要比-a后面的地址多0x40,也就是映像头的大小64个字节。因为当他们地址一样时,uboot是不会搬运映像的。

                   ②   当-a后面指定的地址和bootm xxxx后面的地址不一样时,uboot会将bootm xxxx地址处的映像搬运到-a指定的地址处,此时,-e和-a必须要一样,因为映像头并没有搬运过去,载入地址就是内核的入口地址。需要注意的是,因为uboot要重新搬运内核映像,所以要注意bootm xxxx的地址和-a之间的地址不要导致复制时的覆盖。

      

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  •  内核编译完成后会生成zImage内核镜像文件。关于bootloader加载zImage到内核,并且跳转到zImage开始地址运行zImage的过程,相信大家都很容易理解。但对于zImage是如何解压过程,就不是那么好理解了。本文将结合...
  • uImage与zImage的区别

    2015-10-16 21:17:52
    内核编译(make)之后会生成两个文件,一个Image,一个zImage,其中Image为内核映像文件,而zImage为内核一种映像压缩文件,Image大约为4M,而zImage不到2M。  如何生成uImage文件?首先在uboot/tools目录下...
    内核编译(make)之后会生成两个文件,一个Image,一个zImage,其中Image为内核映像文件,而zImage为内核的一种映像压缩文件,Image大约为4M,而zImage不到2M。

       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。


     zImage是ARM Linux常用的一种压缩映像文件,uImage是U-boot专用的映像文件,它是在zImage之前加上一个长度为0x40的“头”,说明这个映像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。换句话说,如果直接从uImage的0x40位置开始执行,zImage和uImage没有任何区别。另外,Linux2.4内核不支持uImage,Linux2.6内核加入了很多对嵌入式系统的支持,但是uImage的生成也需要设置。

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  • 我一直在尝试编译linux内核,但一直都不成功,好不容易成功了,结果不能编译出想要uImage文件,只有zImage文件,仔细观察,在完成编译内核最后几行有这么一句话: "mkimage" command not found - U-Boot ...
    我一直在尝试编译linux内核,但一直都不成功,好不容易成功了,结果不能编译出想要的uImage文件,只有zImage文件,仔细观察,在完成编译内核的最后几行有这么一句话:
    

    "mkimage" command not found - U-Boot images will not be built

    分析:
    这个意思是说没有编译出uImage的命令,我们需要做的就是得到这个mkimage命令,并添加进环境变量中,或在使用它时指明路径。
    解决方法如下:
    1、得到mkimage命令
    想要得到mkimage命令,就得编译uboot源码,从飞凌官网上下载,网址为:http://www.forlinx.com/DownClass5/190.htm
    在uboot顶层目录下运行:
    make smdk6410_config
    make
    在tools目录下就可以得到mkimage命令。
    2、转移mkimage命令
    把uboot下生成的mkimage命令复制到交叉编译器的arm-linux-所在的目录下,并改名为arm-linux-mkimage。
    3、在linux源码下编译内核
    make uImage ARCH=arm



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  • 内核编译完成后会生成zImage内核镜像文件。关于bootloader加载zImage到内核,并且跳转到zImage开始地址运行zImage的过程,相信大家都很容易理解。但对于zImage是如何解压过程,就不是那么好理解了。本文将结合部分...

    内核编译完成后会生成zImage内核镜像文件。关于bootloader加载zImage到内核,并且跳转到zImage开始地址运行zImage的过程,相信大家都很容易理解。但对于zImage是如何解压的过程,就不是那么好理解了。本文将结合部分关键代码,讲解zImage的解压过程。

    先看看zImage的组成吧。在内核编译完成后会在arch/arm/boot/下生成zImage。

    在arch/armboot/Makefile中:

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

                        $(call if_changed,objcopy)

    由此可见,zImage的是elf格式的arch/arm/boot/compressed/vmlinux二进制化得到的

    在arch/armboot/compressed/Makefile中:

    $(obj)/vmlinux: $(obj)/vmlinux.lds $(obj)/$(HEAD) $(obj)/piggy.o \

                                                                $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) FORCE

                        $(call if_changed,ld)

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

                        $(call if_changed,gzip)

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

    其中Image是由内核顶层目录下的vmlinux二进制化后得到的。注意:arch/arm/boot/compressed/vmlinux是位置无关的,这个有助于理解后面的代码。,链接选项中有个 –fpic参数:

    EXTRA_CFLAGS := -fpic

    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。

    下面就要看内核的启动了,那么内核是从什么地方开始运行的呢?这个当然要看lds文件啦。zImage的生成经历了两次大的链接过程:一次是顶层vmlinux的生成,由arch/arm/boot/vmlinux.lds(这个lds文件是由arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S生成的)决定;另一次是arch/arm/boot/compressed/vmlinux的生成,是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds(这个lds文件是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in生成的)决定。zImage的入口点应该由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds决定。从中可以看出入口点为‘_start’

    OUTPUT_ARCH(arm)

    ENTRY(_start)

    SECTIONS

    {

            . = 0;

           _text = .;

           .text : {

           _start = .;

           *(.start)

           *(.text)

                                ……

    }

    在arch/arm/boot/compressed/head.S中找到入口点。

    看看head.S会做些什么样的工作:

    • 对于各种Arm CPU的DEBUG输出设定,通过定义宏来统一操作;

    •设置kernel开始和结束地址,保存architecture ID;

    • 如果在ARM2以上的CPU中,用的是普通用户模式,则升到超级用户模式,然后关中断

    • 分析LC0结构delta offset,判断是否需要重载内核地址(r0存入偏移量,判断r0是否为零)。

    •需要重载内核地址,将r0的偏移量加到BSS region和GOT table中的每一项。

    对于位置无关的代码,程序是通过GOT表访问全局数据目标的,也就是说GOT表中中记录的是全局数据目标的绝对地址,所以其中的每一项也需要重载。

    • 清空bss堆栈空间r2-r3

    •建立C程序运行需要的缓存

    •这时r2是缓存的结束地址,r4是kernel的最后执行地址,r5是kernel境象文件的开始地址

    •用文件misc.c的函数decompress_kernel(),解压内核于缓存结束的地方(r2地址之后)。

    可能大家看了上面的文字描述还是不清楚解压的动态过程。还是先用图表的方式描述下代码的搬运解压过程。然后再针对中间的一些关键过程阐述。

    假定zImage在内存中的初始地址为0x30008000(这个地址由bootloader决定,位置不固定)

    1、初始状态

    .text

    0x30008000开始,包含piggydata段(即压缩的内核段)

    . got

    ?

    . data

    ?

    .bss

    ?

    .stack

    4K大小

    2、head.S调用misc.c中的decompress_kernel刚解压完内核后

    .text

    0x30008000开始,包含piggydata段(即压缩的内核段)

    . got

    ?

    . data

    ?

    .bss

    ?

    .stack

    4K大小

    解压函数所需缓冲区

    64K大小

    解压后的内核代码

    小于4M

    3、此时会将head.S中的部分代码重定位

    .text

    0x30008000开始,包含piggydata段(即压缩的内核段)

    . got

    ?

    . data

    ?

    .bss

    ?

    .stack

    4K大小

    解压函数所需缓冲区

    64K大小

    解压后的内核代码

    小于4M

    head.S中的部分重定位代码代码

    reloc_startreloc_end

    4、跳转到重定位后的reloc_start处,由reloc_start至reloc_end的代码复制解压后的内核代码到0x30008000处,并调用call_kernel跳转到0x30008000处执行。

    解压后的内核

    0x30008000开始

    在通过head.S了解了动态过程后,大家可能会有几个问题:

    问题1:zImage是如何知道自己最后的运行地址是0x30008000的?

    问题2:调用decompress_kernel函数时,其4个参数是什么值及物理含义?

    问题3:解压函数是如何确定代码中压缩内核位置的?

    先回答第1个问题

    这个地址的确定和Makefile和链接脚本有关,在arch/arm/Makefile文件中的

    textaddr-y := 0xC0008000 这个是内核启动的虚拟地址

    TEXTADDR := $(textaddr-y)

    在arch/arm/mach-s3c2410/Makefile.boot中

    zreladdr-y := 0x30008000 这个就是zImage的运行地址了

    在arch/arm/boot/Makefile文件中

    ZRELADDR := $(zreladdr-y)

    在arch/arm/boot/compressed/Makefile文件中

    zreladdr=$(ZRELADDR)

    在arch/arm/boot/compressed/Makefile中有

                               .word zreladdr @ r4

    内核就是用这种方式让代码知道最终运行的位置的

    接下来再回答第2个问题

    decompress_kernel(ulg output_start, ulg free_mem_ptr_p, ulg free_mem_ptr_end_p,

    int arch_id)

    l output_start:指解压后内核输出的起始位置,此时它的值参考上面的图表,紧接在解压缓冲区后;

    l free_mem_ptr_p:解压函数需要的内存缓冲开始地址;

    l ulg free_mem_ptr_end_p:解压函数需要的内存缓冲结束地址,共64K;

    l arch_id :architecture ID,对于SMDK2410这个值为193;

    最后回答第3个问题

    首先看看piggy.o是如何生成的,在arch/arm/boot/compressed/Makefie中

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

    Piggy.o是由piggy.S生成的,咱们看看piggy.S的内容:

                 .section .piggydata,#alloc

                 .globl input_data

    input_data:

                 .incbin "arch/arm/boot/compressed/piggy.gz"

                 .globl input_data_end

    input_data_end:

    再看看misc.c中decompress_kernel函数吧,它将调用gunzip()解压内核。gunzip()在lib/inflate.c中定义,它将调用NEXTBYTE(),进而调用get_byte()来获取压缩内核代码。

    在misc.c中

    #define get_byte() (inptr < insize ? inbuf[inptr++] : fill_inbuf())

    查看fill_inbuf函数

    int fill_inbuf(void)

    {

                 if (insize != 0)

                 error("ran out of input data");

                 inbuf = input_data;

                 insize = &input_data_end[0] - &input_data[0];

                 inptr = 1;

                 return inbuf[0];

    }

    发现什么没?这里的input_data不正是piggy.S里的input_data吗?这个时候应该明白内核是怎样确定piggy.gz在zImage中的位置了吧。

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  • linux zImage生成过程详解

    千次阅读 2009-12-20 21:15:00
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