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和记娱乐安卓下载和:zImage内核镜像解压过程详解



在华清远赐教授教化历程中,发明很多学员对内核镜像解压历程对照感兴趣,但网上相关的文章每每不能把关键问题讲清楚,以是写了这篇文章。

内核编译完成后会天生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的历程,信托大年夜家都很轻易理解。但对付zImage是若何解压的历程,就不是那么好理解了。本文将结合部分关键代码,解说zImage的解压历程。

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

在arch/armboot/Makefile中:

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

$(call if_changed,objcopy)

由此可见,zImage的是elf款式的arch/arm/boot/compressed/vmlinux二进制化获得的

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

此中Image是由内核顶层目录下的vmlinux二进制化后获得的。留意: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,它是由一个压缩和记娱乐安卓下载和后的内核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的天生经历了两次大年夜的链接历程:一次是顶层vmlinux的天生,由arch/arm/boot/vmlinux.lds(这个lds文件是由arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S天生的)抉择;另一次是arch/arm/boot/compressed/vmlinux的天生,是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds(这个lds文件是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in天生的)抉择。zImage的进口点应该由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds抉择。从中可以看进出口点为‘_start’

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = 0;

_text = .;

.text : {

_start = .;

*(.start)

*(.text)

……

}

在arch/arm/boot/compressed/head.S中找到进口点.。

看看head.S会做些什么样的事情:

l     对付各类Arm CPU的DEBUG输出设定,经由过程定义宏来统一操作;l     设置kernel开始和停止地址,保存architecture ID;l     假如在ARM2以上的CPU中,用的是通俗用户模式,则升到超级用户模式,然后关中断l     阐发LC0布局delta offset,判断是否必要重载内核地址(r0存入偏移量,判断r0是否为零)。l     必要重载内核地址,将r0的偏移量加到BSS region和GOT table中的每一项。对付位置无关的代码,法度榜样是经由过程GOT表造访全局数据目标的,也便是说GOT表中中记录的是全局数据目标的绝对地址,以是此中的每一项也必要重载。l     清空bss客栈空间r2-r3l     建立C法度榜样运行必要的缓存l     这时r2是缓存的停止地址,r4是kernel的着末履行地址,r5是kernel境象文件的开始地址

l     用文件misc.c的函数decompress_kernel(),解压内核于缓存停止的地方(r2地址之后)。

可能大年夜家看了上面的翰墨描述照样不清楚解压的动态历程。照样先用图表的要领描述下

代码的搬运解压历程。然后再针对中心的一些关键历程阐述。

假定zImage在内存中的初始地址为0x30008000(这个地址由bootloader抉择,位置不固定)1、初始状态

.text

0x30008000开始,包孕piggydata段(即压缩的内核段)

. got

. data

.bss

.stack

4K大年夜小

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

.text

0x30008000开始,包孕piggydata段(即压缩的内核段)

. got

. data

.bss

.stack

4K大年夜小

解压函数所需缓冲区

64K大年夜小

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,包孕piggydata段(即压缩的内核段)

. got

. data

.bss

.stack

4K大年夜小

解压函数所需缓冲区

64K大年夜小

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_start至reloc_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处履行。

解压后的内核

0x30008000开始

在经由过程head.S懂得了动态历程后,大年夜家可能会有几个问题:

问题1:zImage是若何知道自己着末的运行地址是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:解压函数是若何确定代码中压缩内核位置的?

先回答第1个问题

这个地址切实着实定和Makefile和链接脚本有关,在arch/arm/Mak和记娱乐安卓下载和efile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   这个便是zImage的运行地址了在arch/arm/boot/Makefile文件中 ZRELADDR  := $(zreladdr-y)在arch/arm/bo和记娱乐安卓下载和ot/compressed/Makefile文件中zreladdr=$(ZRELADDR)     在arch/arm/boot/compressed/Makefile中有           .word   zreladdr    @ r4    内核便是用这种要领让代码知道终极运行的位置的

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肇端位置,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:解压函数必要的内存缓冲开始地址;l     ulg free_mem_ptr_end_p:解压函数必要的内存缓冲停止地址,共64K;l     arch_id :architecture ID,对付SMDK2410这个值为193;

着末回答第3个问题

首先看看piggy.o是若何天生的,在arch/arm/boot/c和记娱乐安卓下载和ompressed/Makefie中    $(obj)/piggy.o: $(obj)/piggy.gz FORCE                      Piggy.o是由piggy.S天生的,咱们看看piggy.S的内容:    .section .piggydata,#alloc

.globl   input_data

input_data:

.incbin  "a和记娱乐安卓下载和rch/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 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];

}发明什么没?这里的input_data不恰是piggy.S里的input_data吗?这个时刻应该明白内核是如何确定piggy.gz在zImage中的位置了吧。光阴关系,可能论述的不敷具体,大年夜家可以聚拢内核代码和网上的其它相关文章,理解启动解压历程。

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