vmlinux.lds.s文件分析

来源：互联网发布：淘宝1元秒杀攻略编辑：程序博客网时间：2024/05/16 12:45

vmlinux.lds.S是如何组织内核的每个函数存放在内核镜像文件的位置，我们知道你在编译内核生成内核文件的时候，其实这个过程分两步，一个是“编译”，另一个是“链接”的过程，vmlinux.lds.S要做的就是告诉编译器如何链接编译好的各个内核.o文件。

小知识：链接器中的entry 
链接器 按以下优先顺序设入口点,找到即停止 
1 -e 命令行选项 
2 脚本中的entry(symbol)命令 
3如定义了start的值,取其值为入口点 
4.text的第一个字节的地址 
5地址0

所以你可以从vmlinux.lds.S下面的代码中看到：


OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)

所以你可以从vmlinux.lds.S下面的代码中看到：

OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)

表明我们指定stext作为，程序的入口点。

SECTIONS
{
#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
        . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR);
#else
        . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
#endif

        .init : {                        /* Init code and data                */
                _stext = .;
                _sinittext = .;
                        HEAD_TEXT
                        INIT_TEXT
                        ARM_EXIT_KEEP(EXIT_TEXT)
                _einittext = .;
                ARM_CPU_DISCARD(PROC_INFO)
                __arch_info_begin = .;
                        *(.arch.info.init)
                __arch_info_end = .;
                __tagtable_begin = .;
                        *(.taglist.init)
                __tagtable_end = .;
#ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
                __smpalt_begin = .;
                        *(.alt.smp.init)
                __smpalt_end = .;
#endif

                __pv_table_begin = .;
                        *(.pv_table)
                __pv_table_end = .;

                INIT_SETUP(16)

                INIT_CALLS
                CON_INITCALL
                SECURITY_INITCALL
                INIT_RAM_FS

#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
                __init_begin = _stext;
                INIT_DATA
                ARM_EXIT_KEEP(EXIT_DATA)
#endif
        }

        PERCPU_SECTION(32)

#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
        . = ALIGN(PAGE_SIZE);
        __init_end = .;
#endif

        /*
         * unwind exit sections must be discarded before the rest of the
         * unwind sections get included.
         */
        /DISCARD/ : {
                *(.ARM.exidx.exit.text)
                *(.ARM.extab.exit.text)
                ARM_CPU_DISCARD(*(.ARM.exidx.cpuexit.text))
                ARM_CPU_DISCARD(*(.ARM.extab.cpuexit.text))
#ifndef CONFIG_HOTPLUG
                *(.ARM.exidx.devexit.text)
                *(.ARM.extab.devexit.text)
#endif
#ifndef CONFIG_MMU
                *(.fixup)
                *(__ex_table)
#endif
        }

        .text : {                        /* Real text segment                */
                _text = .;                /* Text and read-only data        */
                        __exception_text_start = .;
                        *(.exception.text)
                        __exception_text_end = .;
                        IRQENTRY_TEXT
                        TEXT_TEXT
                        SCHED_TEXT
                        LOCK_TEXT
                        KPROBES_TEXT
#ifdef CONFIG_MMU
                        *(.fixup)
#endif
                        *(.gnu.warning)
                        *(.rodata)
                        *(.rodata.*)
                        *(.glue_7)
                        *(.glue_7t)
                . = ALIGN(4);
                *(.got)                        /* Global offset table                */
                        ARM_CPU_KEEP(PROC_INFO)
        }

        RO_DATA(PAGE_SIZE)

#ifdef CONFIG_ARM_UNWIND
        /*
         * Stack unwinding tables
         */
        . = ALIGN(8);
        .ARM.unwind_idx : {
                __start_unwind_idx = .;
                *(.ARM.exidx*)
                __stop_unwind_idx = .;
        }
        .ARM.unwind_tab : {
                __start_unwind_tab = .;
                *(.ARM.extab*)
                __stop_unwind_tab = .;
        }
#endif

        _etext = .;                        /* End of text and rodata section */

#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
        __data_loc = ALIGN(4);                /* location in binary */
        . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
#else
        . = ALIGN(THREAD_SIZE);
        __data_loc = .;
#endif

        .data : AT(__data_loc) {
                _data = .;                /* address in memory */
                _sdata = .;

                /*
                 * first, the init task union, aligned
                 * to an 8192 byte boundary.
                 */
                INIT_TASK_DATA(THREAD_SIZE)

#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
                . = ALIGN(PAGE_SIZE);
                __init_begin = .;
                INIT_DATA
                ARM_EXIT_KEEP(EXIT_DATA)
                . = ALIGN(PAGE_SIZE);
                __init_end = .;
#endif

                NOSAVE_DATA
                CACHELINE_ALIGNED_DATA(32)
                READ_MOSTLY_DATA(32)

                /*
                 * The exception fixup table (might need resorting at runtime)
                 */
                . = ALIGN(32);
                __start___ex_table = .;
#ifdef CONFIG_MMU
                *(__ex_table)
#endif
                __stop___ex_table = .;

                /*
                 * and the usual data section
                 */
                DATA_DATA
                CONSTRUCTORS

                _edata = .;
        }
        _edata_loc = __data_loc + SIZEOF(.data);

#ifdef CONFIG_HAVE_TCM
        /*
         * We align everything to a page boundary so we can
         * free it after init has commenced and TCM contents have
         * been copied to its destination.
         */
        .tcm_start : {
                . = ALIGN(PAGE_SIZE);
                __tcm_start = .;
                __itcm_start = .;
        }

        /*
         * Link these to the ITCM RAM
         * Put VMA to the TCM address and LMA to the common RAM
         * and we'll upload the contents from RAM to TCM and free
         * the used RAM after that.
         */
        .text_itcm ITCM_OFFSET : AT(__itcm_start)
        {
                __sitcm_text = .;
                *(.tcm.text)
                *(.tcm.rodata)
                . = ALIGN(4);
                __eitcm_text = .;
        }

        /*
         * Reset the dot pointer, this is needed to create the
         * relative __dtcm_start below (to be used as extern in code).
         */
        . = ADDR(.tcm_start) + SIZEOF(.tcm_start) + SIZEOF(.text_itcm);

        .dtcm_start : {
                __dtcm_start = .;
        }

        /* TODO: add remainder of ITCM as well, that can be used for data! */
        .data_dtcm DTCM_OFFSET : AT(__dtcm_start)
        {
                . = ALIGN(4);
                __sdtcm_data = .;
                *(.tcm.data)
                . = ALIGN(4);
                __edtcm_data = .;
        }

        /* Reset the dot pointer or the linker gets confused */
        . = ADDR(.dtcm_start) + SIZEOF(.data_dtcm);

        /* End marker for freeing TCM copy in linked object */
        .tcm_end : AT(ADDR(.dtcm_start) + SIZEOF(.data_dtcm)){
                . = ALIGN(PAGE_SIZE);
                __tcm_end = .;
        }
#endif

        NOTES

        BSS_SECTION(0, 0, 0)
        _end = .;

        STABS_DEBUG
        .comment 0 : { *(.comment) }

        /* Default discards */
        DISCARDS

#ifndef CONFIG_SMP_ON_UP
        /DISCARD/ : {
                *(.alt.smp.init)
        }
#endif
}

先看第一个知识点:

（1）. = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;

arch/arm/include/asm中的memory.h文件定义了：

#define PAGE_OFFSET                UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)

CONFIG_PAGE_OFFSET是在内核配置里面配置的，比如拿ok6410来说，我的配置：

#define CONFIG_PAGE_OFFSET 0xC0000000

PAGE_OFFSET代表是的内核image的的起始虚拟地址。

在arch/arm/Makefile中有定义：

textofs-y        := 0x00008000
TEXT_OFFSET := $(textofs-y)

TEXT_OFFSET代表的是内核的image存放在内存中地址，注意这个地址为相对于内存的起始地址的偏移量，是个相对的偏移量不是实际的存放内存物理地址。而且这个偏移量取得有讲究，必须为：0xXXXX8000，xxx为任意值。

所以：. = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET就变成为：.=c0008000，这个地址就是内核存放在内存的虚拟的起始地址。从脚本来看，也就是.stext的地址就是：c0008000，那么我们如何验证我们的这个说法呢，你可以打开Linux目录下的System.map文件查看：

00000020 A cpu_v6_suspend_size
c0004000 A swapper_pg_dir
c0008000 T __init_begin
c0008000 T _stext T _sinittext
c0008000 T _stext
c0008000 T stext
c000804c t __create_page_tables
c0008148 t __enable_mmu_loc
c0008154 t __enable_mmu
c0008180 t __turn_mmu_on
c0008198 t __enable_mmu_end
c0008198 t __vet_atags
c00081e0 t __mmap_switched
c0008228 t __mmap_switched_data
c000824c T lookup_processor_type
c0008260 t set_reset_devices
c0008284 t debug_kernel

从map文件可以知道_stext是内核的入口地址，这个地址就是c0008000，这也验证了我们在第一章讲搭建环境的时候，我为什么要用dnw c0008000，就是因为我们已经指定好了，内核的存放地址必须为c0008000，针对ok6410来说。

（二）.init内核的初始化代码和数据段

                _sinittext = .;
                        HEAD_TEXT
                        INIT_TEXT
                        ARM_EXIT_KEEP(EXIT_TEXT)
                _einittext = .;

从上面的链接脚本可以知道所有：_sinittext开头的，_einittext结尾的HEAD_TEXT， INIT_TEXT，ARM_EXIT_KEEP(EXIT_TEXT)段都是从起始地址c0008000开始存放的。这些宏定义在：include/asm-generic/vmlinux.lds.h中。

__arch_info_begin = .;
                        *(.arch.info.init)
                __arch_info_end = .;
                __tagtable_begin = .;
                        *(.taglist.init)
                __tagtable_end = .;
#ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
                __smpalt_begin = .;
                        *(.alt.smp.init)
                __smpalt_end = .;
#endif

                __pv_table_begin = .;
                        *(.pv_table)
                __pv_table_end = .;

紧接着以此存放的是：*(.arch.info.init)， *(.taglist.init)，*(.alt.smp.init)，*(.pv_table)段的代码，其中我们最熟悉的*(.arch.info.init)段的代码就是：

#define MACHINE_START(_type,_name)                        \
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type        \
__used                                                        \
__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {        \
        .nr                = MACH_TYPE_##_type,                \
        .name                = _name,

#define MACHINE_END                                \
};

也就是说所有平台的下面这段代码都放到了*(.arch.info.init)段中：

MACHINE_START(MCUOS6410, "MCUOS6410")
/* Maintainer: Ben Dooks <ben-linux@fluff.org> */
.boot_params = S3C64XX_PA_SDRAM + 0x100,

.init_irq = s3c6410_init_irq,
.map_io = mcuos6410_map_io,
.init_machine = mcuos6410_machine_init,
.timer = &s3c24xx_timer,
MACHINE_END

紧接着存放的是初始化数据段：

#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
                __init_begin = _stext;
                INIT_DATA
                ARM_EXIT_KEEP(EXIT_DATA)
#endif
        }

        PERCPU_SECTION(32)

#ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
        . = ALIGN(PAGE_SIZE);
        __init_end = .;
#endif

这个段存放的是所有*(.init.data)，*(.init.rodata)段中的代码。

.init段中的代码段和数据段，在Linux初始化完成之后，这个段的内存都会被请空，被释放。因为他们只需要在初始化的时候使用一次，没有必要再驻留在内存中，浪费空间。为了验证我们以上的分析，我们可以查看system.map这个文件，下面我们看到的从_sinittext开头的，_einittext结尾的所有函数，都会在初始化完成之后被释放：

c0008000 T _sinittext
c0008000 T _stext
c0008000 T stext
c000804c t __create_page_tables
c0008148 t __enable_mmu_loc
c0008154 t __enable_mmu
c0008180 t __turn_mmu_on
c0008198 t __enable_mmu_end
c0008198 t __vet_atags
c00081e0 t __mmap_switched
c0008228 t __mmap_switched_data
c000824c T lookup_processor_type
c0008260 t set_reset_devices
c0008284 t debug_kernel
c00082a8 t quiet_kernel
c00082cc t init_setup
c0008308 t rdinit_setup
c0008344 W smp_setup_processor_id
c0008354 W thread_info_cache_init
c0008364 t loglevel
c0008398 T parse_early_options
c00083d4 t unknown_bootoption
c00085f8 T parse_early_param
c0008648 t do_early_param
c0008724 t kernel_init
c0008850 T start_kernel
c0008b9c t readonly
c0008bd0 t readwrite
c0008c04 t rootwait_setup
c0008c34 t root_data_setup
c0008c54 t fs_names_setup
c0008c74 t load_ramdisk
c0008ca4 t root_dev_setup
c0008ccc t root_delay_setup
c0008cf8 T change_floppy
c0008e20 T mount_block_root
c0009108 T mount_root
c0009174 T prepare_namespace
c0009364 t ramdisk_start_setup
c0009390 t prompt_ramdisk
c00093c0 t error
c00093fc t compr_fill
c0009464 t compr_flush
c00094d4 T rd_load_image
c0009b5c T rd_load_disk
c0009c10 t no_initrd
c0009c34 T initrd_load
c0009f74 t do_linuxrc
c0009fc8 t error
c0009fec t read_into
c000a0a8 t do_start
c000a0d4 t write_buffer
c000a12c t flush_buffer
c000a1d8 t retain_initrd_param
c000a208 t clean_path
c000a268 t do_utime
c000a2ac t do_symlink
c000a378 t unpack_to_rootfs
c000a6d4 t maybe_link
c000a840 t do_name
c000aad8 t do_header
c000adf0 t free_initrd

（3）真正的驻留在内存中的内核内代码段

从脚本上来看，所有.text开始，.etext结束区间的段都是内核代码段：

 .text : {                        /* Real text segment                */
                _text = .;                /* Text and read-only data        */
                        __exception_text_start = .;
                        *(.exception.text)
                        __exception_text_end = .;
                        IRQENTRY_TEXT
                        TEXT_TEXT
                        SCHED_TEXT
                        LOCK_TEXT
                        KPROBES_TEXT
#ifdef CONFIG_MMU
                        *(.fixup)
#endif
                        *(.gnu.warning)
                        *(.rodata)
                        *(.rodata.*)
                        *(.glue_7)
                        *(.glue_7t)
                . = ALIGN(4);
                *(.got)                        /* Global offset table                */
                        ARM_CPU_KEEP(PROC_INFO)
        }

        RO_DATA(PAGE_SIZE)

#ifdef CONFIG_ARM_UNWIND
        /*
         * Stack unwinding tables
         */
        . = ALIGN(8);
        .ARM.unwind_idx : {
                __start_unwind_idx = .;
                *(.ARM.exidx*)
                __stop_unwind_idx = .;
        }
        .ARM.unwind_tab : {
                __start_unwind_tab = .;
                *(.ARM.extab*)
                __stop_unwind_tab = .;
        }
#endif

        _etext = .;                        /* End of text and rodata section */
复制代码


这些段中的代码都是事实在在的内核函数。
（4）已经初始化的data数据段：
.data : AT(__data_loc) {
                _data = .;                /* address in memory */
                _sdata = .;

                /*
                 * first, the init task union, aligned
                 * to an 8192 byte boundary.
                 */
                INIT_TASK_DATA(THREAD_SIZE)

#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
                . = ALIGN(PAGE_SIZE);
                __init_begin = .;
                INIT_DATA
                ARM_EXIT_KEEP(EXIT_DATA)
                . = ALIGN(PAGE_SIZE);
                __init_end = .;
#endif

                NOSAVE_DATA
                CACHELINE_ALIGNED_DATA(32)
                READ_MOSTLY_DATA(32)

                /*
                 * The exception fixup table (might need resorting at runtime)
                 */
                . = ALIGN(32);
                __start___ex_table = .;
#ifdef CONFIG_MMU
                *(__ex_table)
#endif
                __stop___ex_table = .;

                /*
                 * and the usual data section
                 */
                DATA_DATA
                CONSTRUCTORS

                _edata = .;

（5）紧接着以初始化的.data段的是.bss，未经初始化的内核数据段。

 BSS_SECTION(0, 0, 0)
        _end = .;

最后我给出这些段的大致位置图，请参考我们上面所讲的来看：

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