Jaka jest różnica między następującymi pojęciami Makefile jądra: vmLinux, vmlinuz, vmlinux.bin, zimage & bzimage?

Przeglądając Makefiles jądra, znalazłem te warunki. Więc chciałbym wiedzieć, jaka jest różnica między vmlinux, vmlinuz, vmlinux.bin, zimagei bzimage?

vmlinux

To jest jądro Linuksa w statycznie połączonym formacie pliku wykonywalnego. Ogólnie rzecz biorąc, nie musisz się martwić o ten plik, to tylko pośredni krok w procedurze rozruchowej.

Surowy plik vmlinux może być przydatny do celów debugowania.

vmlinux.bin

Taki sam jak vmlinux, ale w bootowalnym formacie surowego pliku binarnego. Wszystkie symbole i informacje o relokacji zostaną odrzucone. Wygenerowane vmlinuxprzez objcopy -O binary vmlinux vmlinux.bin.

Vmlinuz

Plik vmlinux zwykle jest kompresowany zlib. Od 2.6.30 LZMAi bzip2są również dostępne. Dodając dalsze możliwości rozruchu i dekompresji do vmlinuz, obraz może być użyty do uruchomienia systemu z jądrem vmlinux. Kompresja vmlinux może wystąpić w przypadku zImage lub bzImage.

Funkcja decompress_kernel()obsługuje dekompresję vmlinuz podczas uruchamiania, komunikat wskazuje to:

Decompressing Linux... done
Booting the kernel.

zImage ( make zImage)

Jest to stary format dla małych jąder (skompresowany, poniżej 512 KB). Podczas uruchamiania ten obraz jest ładowany w małej ilości pamięci (pierwsze 640 KB pamięci RAM).

bzImage ( make bzImage)

Duży zImage (nie ma to nic wspólnego bzip2) powstał, gdy jądro rosło i obsługuje większe obrazy (skompresowane, ponad 512 KB). Obraz jest ładowany w wysokiej pamięci (powyżej 1 MB pamięci RAM). Ponieważ dzisiejsze jądra mają znacznie ponad 512 KB, jest to zwykle preferowany sposób.

Kontrola Ubuntu 10.10 pokazuje:

ls -lh /boot/vmlinuz-$(uname -r)
-rw-r--r-- 1 root root 4.1M 2010-11-24 12:21 /boot/vmlinuz-2.6.35-23-generic

file /boot/vmlinuz-$(uname -r)
/boot/vmlinuz-2.6.35-23-generic: Linux kernel x86 boot executable bzImage, version 2.6.35-23-generic (buildd@rosea, RO-rootFS, root_dev 0x6801, swap_dev 0x4, Normal VGA

Wykonaj pełną kompilację jądra i wyszukaj pliki

Takie podejście może dać pewien wgląd, nigdy nie będzie przestarzałe i pomoże ci łatwo znaleźć, która część systemu kompilacji robi co.

Gdy masz konfigurację kompilacji, która generuje jeden z plików, kompiluj za pomocą:

make V=1 |& tee f.log

Zmodyfikuj komentarz do jakiegoś pliku C, aby wymusić ponowne połączenie (np. init/main.cJest dobre), jeśli już go zbudowałeś.

Teraz sprawdź f.logi wyszukaj interesujące Cię zdjęcia.

Na przykład w wersji 4.19 stwierdzimy, że:

init/main.c
|
| gcc -c
|
v
init/.tmp_main.o
|
| CONFIG_MODVERSIONS stuff
|
v
init/main.o
|
| ar T (thin archive)
|
v
init/built-in.a
|
| ar T (thin archive)
|
v
built-in.a
|
| ld
|
v
vmlinux (regular ELF file)
|
| objcopy
|
v
arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin
|
| GZIP
|
v

arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz
|
| .incbin
|
v
arch/x86/boot/compressed/piggy.S
|
| gcc -c
|
v
arch/x86/boot/compressed/piggy.o
|
| ld
|
v
arch/x86/boot/compressed/vmlinux (regular ELF file with gzipped code)
|
| objcopy
|
v
arch/x86/boot/vmlinux.bin
|
| arch/x86/boot/tools/build.c
|
v
arch/x86/boot/bzImage

Cienkie archiwa są wymienione na stronie : https://stackoverflow.com/questions/2157629/linking-static-libraries-to-other-static-libraries/27676016#27676016 Są to archiwa, które po prostu wskazują inne archiwa / obiekty, zamiast je kopiować.

Jądro przeniosło się z przyrostowego łączenia do cienkich archiwów w wersji 4.9, jak opisano na stronie : https://stackoverflow.com/questions/29391965/what-is-partial-linking-in-gnu-linker/53959624#53959624

Pełna interpretacja logów

Kiedy zaczynamy czytać pełne dzienniki kompilacji z kopii zapasowej, najpierw widzimy:

ln -fsn ../../x86/boot/bzImage ./arch/x86_64/boot/bzImage

więc te dwie są po prostu połączone symbolicznie.

Następnie szukamy trochę dalej x86/boot/bzImagei znajdujemy:

arch/x86/boot/tools/build \
arch/x86/boot/setup.bin \
arch/x86/boot/vmlinux.bin \
arch/x86/boot/zoffset.h \
arch/x86/boot/bzImage

arch/x86/boot/tools/build jest plikiem wykonywalnym, więc uruchamiamy go, zobacz komunikat pomocy:

Usage: build setup system zoffset.h image

i grep, aby znaleźć źródło:

arch/x86/boot/tools/build.c

Więc to musi być narzędziem generowania arch/x86/boot/bzImageod arch/x86/boot/vmlinux.bini inne pliki TODO co jest punktem builddokładnie?

Jeśli kierujemy arch/x86/boot/vmlinux.binwidzimy, że jest to tylko objcopyz arch/x86/boot/compressed/vmlinux:

objcopy \
-O binary \
-R .note \
-R .comment \
-S arch/x86/boot/compressed/vmlinux \
arch/x86/boot/vmlinux.bin

i arch/x86/boot/compressed/vmlinuxjest zwykłym plikiem ELF:

ld \
-m elf_x86_64 \
-z noreloc-overflow \
-pie \
--no-dynamic-linker \
-T arch/x86/boot/compressed/vmlinux.lds \
arch/x86/boot/compressed/head_64.o \
arch/x86/boot/compressed/misc.o \
arch/x86/boot/compressed/string.o \
arch/x86/boot/compressed/cmdline.o \
arch/x86/boot/compressed/error.o \
arch/x86/boot/compressed/piggy.o \
arch/x86/boot/compressed/cpuflags.o \
arch/x86/boot/compressed/early_serial_console.o \
arch/x86/boot/compressed/kaslr.o \
arch/x86/boot/compressed/kaslr_64.o \
arch/x86/boot/compressed/mem_encrypt.o \
arch/x86/boot/compressed/pgtable_64.o \
-o arch/x86/boot/compressed/vmlinux

ls -hlSrtwierdzi, że piggy.ojest to zdecydowanie największy plik, więc szukamy go i musi pochodzić z:

gcc \
-Wp,-MD,arch/x86/boot/compressed/.piggy.o.d \
-nostdinc \
-Ilinux/arch/x86/include \
-I./arch/x86/include/generated \
-Ilinux/include \
-I./include \
-Ilinux/arch/x86/include/uapi \
-I./arch/x86/include/generated/uapi \
-Ilinux/include/uapi \
-I./include/generated/uapi \
-include linux/include/linux/kconfig.h \
-D__KERNEL__ \
-m64 \
-O2 \
-fno-strict-aliasing \
-fPIE \
-DDISABLE_BRANCH_PROFILING \
-mcmodel=small \
-mno-mmx \
-mno-sse \
-ffreestanding \
-fno-stack-protector \
-Wno-pointer-sign \
-D__ASSEMBLY__ \
-c \
-o arch/x86/boot/compressed/.tmp_piggy.o \
arch/x86/boot/compressed/piggy.S

.tmp_ prefiks wyjaśniony poniżej.

arch/x86/boot/compressed/piggy.S zawiera:

.incbin "arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz"

patrz także: https://stackoverflow.com/questions/4158900/embedding-resources-in-executable-using-gcc/36295692#36295692

arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz pochodzi z:

cat arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin arch/x86/boot/compressed/vmlinux.relocs | \
gzip -n -f -9 > arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz

który pochodzi z:

objcopy  -R .comment -S vmlinux arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin

który pochodzi z:

LD      vmlinux

co robi:

ld \
-m elf_x86_64 \
-z max-page-size=0x200000 \
--emit-relocs \
--build-id \
-o vmlinux \
-T ./arch/x86/kernel/vmlinux.lds \
--whole-archive \
built-in.a \
--no-whole-archive \
--start-group \
lib/lib.a \
arch/x86/lib/lib.a \
--end-group \
.tmp_kallsyms2.o

vmlinuxjest ogromny, ale wszystkie pokazane obiekty są małe według ls -l, więc zbadałem i dowiedziałem się o nowej arfunkcji, o której nie wiedziałem: cienkich archiwach.

W:

AR      built-in.a

kompilacja:

ar \
rcsTPD \
built-in.a \
arch/x86/kernel/head_64.o \
arch/x86/kernel/head64.o \
arch/x86/kernel/ebda.o \
arch/x86/kernel/platform-quirks.o \
init/built-in.a \
usr/built-in.a \
arch/x86/built-in.a \
kernel/built-in.a \
certs/built-in.a \
mm/built-in.a \
fs/built-in.a \
ipc/built-in.a \
security/built-in.a \
crypto/built-in.a \
block/built-in.a \
lib/built-in.a \
arch/x86/lib/built-in.a \
drivers/built-in.a \
sound/built-in.a \
firmware/built-in.a \
arch/x86/pci/built-in.a \
arch/x86/power/built-in.a \
arch/x86/video/built-in.a \
net/built-in.a \
virt/built-in.a

T określa cienkie archiwum.

Możemy wtedy zobaczyć, że wszystkie archiwa podrzędne są również cienkie, np. Odkąd zmodyfikowałem init/main.c, mamy:

ar \
rcSTPD \
init/built-in.a \
init/main.o \
init/version.o \
init/do_mounts.o \
init/do_mounts_initrd.o \
init/initramfs.o \
init/calibrate.o \
init/init_task.o

który w końcu pochodzi z pliku C za pomocą polecenia takiego jak:

gcc \
-Wp,-MD,init/.main.o.d \
-c \
-o \
init/.tmp_main.o \
/work/linux-kernel-module-cheat/submodules/linux/init/main.c

Nie mogę znaleźć init/.tmp_main.odo init/main.owchodzenia na dzienniki, które jest wstyd ... z:

git grep '\.tmp_'

widzimy, że najprawdopodobniej pochodzi scripts Makefile.buildi jest powiązany z tym, w CONFIG_MODVERSIONSktórym włączyłem:

ifndef CONFIG_MODVERSIONS
cmd_cc_o_c = $(CC) $(c_flags) -c -o $@ $<

else
# When module versioning is enabled the following steps are executed:
# o compile a .tmp_<file>.o from <file>.c
# o if .tmp_<file>.o doesn't contain a __ksymtab version, i.e. does
#   not export symbols, we just rename .tmp_<file>.o to <file>.o and
#   are done.
# o otherwise, we calculate symbol versions using the good old
#   genksyms on the preprocessed source and postprocess them in a way
#   that they are usable as a linker script
# o generate <file>.o from .tmp_<file>.o using the linker to
#   replace the unresolved symbols __crc_exported_symbol with
#   the actual value of the checksum generated by genksyms

cmd_cc_o_c = $(CC) $(c_flags) -c -o $(@D)/.tmp_$(@F) $<

cmd_modversions_c =                             \
    if $(OBJDUMP) -h $(@D)/.tmp_$(@F) | grep -q __ksymtab; then     \
        $(call cmd_gensymtypes_c,$(KBUILD_SYMTYPES),$(@:.o=.symtypes))  \
            > $(@D)/.tmp_$(@F:.o=.ver);                 \
                                        \
        $(LD) $(KBUILD_LDFLAGS) -r -o $@ $(@D)/.tmp_$(@F)       \
            -T $(@D)/.tmp_$(@F:.o=.ver);                \
        rm -f $(@D)/.tmp_$(@F) $(@D)/.tmp_$(@F:.o=.ver);        \
    else                                    \
        mv -f $(@D)/.tmp_$(@F) $@;                  \
    fi;
endif

Analiza wykonana za pomocą tej konfiguracji, która zawiera CONFIG_KERNEL_GZIP=y.

aarch64 arch/arm64/boot/Image

Tylko nieskompresowany objcopyz vmlinux:

objcopy  -O binary -R .note -R .note.gnu.build-id -R .comment -S vmlinux arch/arm64/boot/Image

vmlinux jest uzyskiwany w zasadzie dokładnie tak samo, jak w przypadku x86, choć cienkie archiwa.

arch/arm/boot/zImage

Bardzo podobny do X86 z zamkiem błyskawicznym vmlinux, ale bez magicznego build.ckroku. Podsumowanie łańcucha połączeń:

objcopy -O binary -R .comment -S  arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImage

ld \
-EL \
--defsym _kernel_bss_size=469592 \
-p \
--no-undefined \
-X \
-T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds \
arch/arm/boot/compressed/head.o \
arch/arm/boot/compressed/piggy.o \
arch/arm/boot/compressed/misc.o \
arch/arm/boot/compressed/decompress.o \
arch/arm/boot/compressed/string.o \
arch/arm/boot/compressed/hyp-stub.o \
arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o \
arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o \
arch/arm/boot/compressed/bswapsdi2.o \
-o arch/arm/boot/compressed/vmlinux

gcc \
-c \
-o arch/arm/boot/compressed/piggy.o \
linux/arch/arm/boot/compressed/piggy.S

.incbin "arch/arm/boot/compressed/piggy_data"

cat arch/arm/boot/compressed/../Image | gzip -n -f -9 > arch/arm/boot/compressed/piggy_data

objcopy -O binary -R .comment -S  vmlinux arch/arm/boot/Image

QEMU v4.0.0 można uruchomić z bzImage, ale nie vmlinux

To kolejna ważna praktyczna różnica: https://superuser.com/questions/1451568/booting-an-uncompressed-kernel-in-qemu

Wszystko jest tutaj: http://en.wikipedia.org/wiki/Vmlinux

vmlinux :

Nieskompresowany i nie rozruchowy format pliku jądra Linux, tylko pośredni krok do produkcji vmlinuz.

vmlinuz :
Skompresowany i rozruchowy plik jądra systemu Linux. To jest faktycznie zImagelub bzImageplik.

zImage :
W przypadku starych jąder po prostu dopasuj 640krozmiar pamięci RAM.

bzImage :
Big zImagenie 640klimit rozmiaru pamięci RAM, może znacznie większy.

Proszę odnieść się do tego dokumentu: vmlinuz Definicja .

bzImage jest celem używanym w architekturach x86 pracujących z BIOSem komputera. Natomiast zImage jest specyficznym dla architektury celem najczęściej używanym dla urządzeń osadzonych i działa dobrze z ich bootloaderami.