1.zImage和uImage的区别
2.一文了解Linux内核启动流程

zImage和uImage的区别

       ä¸€ã€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KB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的建立有两种方式。一是编译内核时通过“make zImage”创建，然后通过:“cp /usr/src/linux-2.4/arch/i/linux/boot/zImage/boot/vmlinuz”产生。zImage适用于小内核的情况，它的存在是为了向后的兼容性。

       äºŒæ˜¯å†…核编译时通过命令make bzImage创建，然后通过:“cp/usr/src/linux-2.4/arch/i/linux/boot/bzImage /boot/vmlinuz”产生。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。

       äºŒã€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。

       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。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。

       æœ€åŽç”Ÿæˆçš„内核镜象有两种zImage以及uImage。其中zImage下载到目标板中后，可以直接用uboot的命令go来进行直接跳转。这时候内核直接解压启动。但是无法挂载文件系统，因为go命令没有将内核需要的相关的启动参数传递给内核。传递启动参数我们必须使用命令bootm来进行跳转。Bootm命令跳转只处理uImage的镜象。

       uboot源代码的tools/目录下有mkimage工具，这个工具可以用来制作不压缩或者压缩的多种可启动映象文件。

       mkimage在制作映象文件的时候，是在原来的可执行映象文件的前面加上一个0x字节的头，记录参数所指定的信息，这样uboot才能识别这个映象是针对哪个CPU体系结构的，哪个OS的，哪种类型，加载内存中的哪个位置， 入口点在内存的那个位置以及映象名是什么

       ç”¨æ³•å¦‚下：

       ./mkimage -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image

       -A ==> set architecture to 'arch'

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

       -T ==> set image type to 'type'

       -C ==> set compression type 'comp'

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

       -e ==> set entry point to 'ep' (hex)

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

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

       -x ==> set XIP (execute in place)

       å‚数说明：

       -A 指定CPU的体系结构：

       å–值 表示的体系结构

       alpha Alpha

       arm A RM

       x Intel x

       ia IA

       mips MIPS

       mips MIPS Bit

       ppc PowerPC

       s IBM S

       sh SuperH

       sparc SPARC

       sparc SPARC Bit

       mk MC

       -O 指定操作系统类型，可以取以下值：

       openbsd、netbsd、freebsd、4_4bsd、linux、svr4、esix、solaris、irix、sco、dell、ncr、lynxos、vxworks、psos、qnx、u-boot、rtems、artos

       -T 指定映象类型，可以取以下值：

       standalone、kernel、ramdisk、multi、firmware、script、filesystem

       -C 指定映象压缩方式，可以取以下值：

       none 不压缩

       gzip 用gzip的压缩方式

       bzip2 用bzip2的压缩方式

       -a 指定映象在内存中的加载地址，映象下载到内存中时，要按照用mkimage制作映象时，这个参数所指定的地址值来下载

       -e 指定映象运行的入口点地址，这个地址就是-a参数指定的值加上0x（因为前面有个mkimage添加的0x个字节的头）

       -n 指定映象名

       -d 指定制作映象的源文件

       æˆ‘在编译时用到的命令如下：

       # make zImage //生成zImage镜象

       ï¼ƒ/usr/local/arm/k9uboot/tools/mkimage -n 'Linux 2.4.' -A arm -O linux -T

       kernel -C none -a 0xfc0 -e 0x -d zImage uImage

       å†…核镜象已经准备好了，这个时候我们就要来准备文件系统了。由于时间缘故，本人暂时采用的是其他人已经好的文件系统k9.img.gz。这个时候我们要做的是，自己写一个简单hello.c的程序，编译通过后加入到该文件系统中，然后下载到目标板中运行。

       å…ˆç¼–写hello.c；

       ç¼–译：

       #/usr/local/arm/2..3/bin/arm-linux-gcc –o start-hello hello.c

       ç¼–译后生成可执行文件start-hello

       ä¸‹é¢æˆ‘们就必须把该执行文件加入到文件系统中去，步骤如下：

       #gunzip k9.img.gz //解压缩

       #mount –o loop k9.img /mnt/new_disk //挂载

       #cp start-hello /mnt/new_disk //将文件拷贝到文件系统中

       #cd /mnt/new_disk

       #umount /mnt/new_disk //卸载

       #gzip –c –v9 k9.img > k9.img.gz //压缩 生成最终的文件系统

       ä¸‹é¢æˆ‘们就要下载内核以及准备好文件系统了，这边先说明我的内存分配情况如下：

       Flash：

       0x ――― 0x boot

       0x ――― 0x uboot

       0x ――― 0x uboot env

       0x ――― 0x kernel

       0x ――― 0x ramdisk

       Sdram：

       0xfc0 ――― 0xa kernel

       0xa ――― ramdisk

       Loadb 通过串口下载数据到ram中

       cp.b 拷贝ram中的数据到flash中。

       å°†kernel以及文件系统ramdisk下载完毕之后，我们还需要设置uboot的环境变量，这样uboot才能够在上电启动的时候启动内核等操作。环境变量设置如下：

       Set cpfltoram cp.b a ffff //拷贝文件系统到ram中

       Set boot bootm fc0 //启动kernel

       Set bootcmd run cpfltoker\;run cpfltoram\;run boot //uboot复位的执行指令

       Set cpfltoker cp.b fc0 f4fff //拷贝内核到ram中

       Set bootargs root=/dev/ram rw initrd=0xa,源码4M init=/linuxrc console=ttyS0,

       0,mem=m //uboot传递给内核的启动参数

       å¯¹äºŽLinux内核，编译可以生成不同格式的映像文件，例如：

       # make zImage

       # make uImage

        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0x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0x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。

       vmlinux 编译出来的最原始的内核文件，未压缩。

       zImage 是vmlinux经过gzip压缩后的文件。

       bzImage bz表示“big zImage”，不是用bzip2压缩的。两者的不同之处在于，zImage解压缩内核到低端内存(第一个K)，bzImage解压缩内核到高端内存(1M以上)。如果内核比较小，那么采用zImage或bzImage都行，如果比较大应该用bzImage。

       uImage U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x的tag。

       vmlinuz 是bzImage/zImage文件的拷贝或指向bzImage/zImage的链接。

       initrd 是“initial ramdisk”的简写。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。

       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，只能从0X0地址运行。

       bzImage在uClinux中很少见到。

       uImage是u-boot使用bootm命令引导的Linux压缩内核映像文件格式，

       ä½¿ç”¨å·¥å…·mkimage对普通的压缩内核映像文件（zImage）加工而得。可以由bootm命令从任意地址解压启动内核。

       ç”±äºŽbootloader一般要占用0X0地址，所以，uImage相比zImage的好处就是可以和bootloader共存。

       åˆ¶ä½œuImage的mkimage软件，如果uClinux-dist有的话，一般放在uClinux-dist的tools目录中。

一文了解Linux内核启动流程

       本文以Linux3.版本源码为例分析其启动流程。不同版本的源码启动代码虽然存在差异，但核心的源码启动逻辑与理念保持不变。

       内核映像在内存中加载并获取控制权后，源码doubleh3lix 源码启动流程启动。源码由于内核映像是源码以压缩形式存储的，而非可执行文件，源码因此首要步骤是源码自解压内核映像。

       内核在编译时生成vmliunx，源码通常会被压缩成zImage（小于KB的源码小内核）或bzImage（大于KB的大内核）。这些内核映像的源码任务提醒uniapp源码头部包含解压缩程序。

       通过查找vmlinux文件的源码链接脚本（vmlinux.lds）中的系统启动入口函数，通常在linux/arch/arm/boot/compressed目录下的源码Makefile中找到这一信息。

       得到的源码内核入口函数为stext（linux/arch/arm/kernel/head.S），这是源码启动流程的关键环节。

       内核启动阶段，框架源码分析教程通过查找标签__mmap_switched的位置（/linux/arch/arm/kernel/head-common.S），实现内存映射的切换。

       从start_kernel函数开始，内核进入C语言部分，执行内核的开天霸业源码大部分初始化任务。函数位于/lint/init/Main.c。

       start_kernel函数涵盖了大量初始化工作，其中包括系统调用、内存管理、进程调度、超级舰队软件源码设备驱动等核心模块的初始化。最终，函数调用rest_init()函数完成剩余初始化。

       kernel_init函数负责设备驱动程序的初始化，并调用init_post函数启动用户进程。现代版本的内核已经将init_post函数的特定任务整合到kernel_init中。

       在内核初始化接近尾声时，free_initmem函数清除内存的__init_begin至__init_end区间数据。

       内核启动后，运行自己的第一个用户空间应用程序_init，它是使用标准C库编译的第一个程序，进程ID为1。

       _init执行其他必需的进程启动，以使系统进入全面可用的状态。

       以下是内核启动流程图，以直观展示启动过程的关键步骤和顺序。