vmlinux,vmlinuz,uImage,zImage,bzImage 之间的异同

vmlinux,vmlinuz,uImage,zImage,bzImage之间的异同  

在网络中，不少服务器采用的是Linux系统。为了进一步提高服务器的性能，可能需要根据特定的硬件及需求重新编译Linux内核。编译Linux 内核，需要根据规定的步骤进行，编译内核过程中涉及到几个重要的文件。比如对于RedHat Linux，在/boot目录下有一些与Linux内核有关的文件，进入/boot执行。
　　编译过RedHat Linux内核的人对其中的System.map、vmlinuz、initrd-2.4.7-10.img印象可能比较深刻，因为编译内核过程中涉及到这些文件的建立等操作。那么这几个文件是怎么产生的?又有什么作用呢?本文对此做些介绍。
　　一、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640KB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是可执行的Linux内核，它位于/boot/vmlinuz，它一般是一个软链接，比如图中是vmlinuz-2.4.7-10的软链接。
　　vmlinuz的建立有两种方式。一是编译内核时通过“make zImage”创建，手动拷贝到/boot目录下面。zImage适用于小内核的情况，它的存在是为了向后的兼容性。
　　二是内核编译时通过命令make bzImage创建，然后手动拷贝至/boot目录下。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。
　　内核文件中包含一个微型的gzip用于解压缩内核并引导它。两者的不同之处在于，老的zImage解压缩内核到低端内存(第一个 640K)，bzImage解压缩内核到高端内存(1M以上)。如果内核比较小，那么可以采用zImage或bzImage之一，两种方式引导的系统运行时是相同的。大的内核采用bzImage，不能采用zImage。vmlinux是未压缩的内核，vmlinuz是vmlinux的压缩文件。
　　二、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。图中的initrd-2.4.7-10.img主要是用于加载ext3等文件系统及scsi设备的驱动。
　　比如，使用的是scsi硬盘，而内核vmlinuz中并没有这个scsi硬件的驱动，那么在装入scsi模块之前，内核不能加载根文件系统，但 scsi模块存储在根文件系统的/lib/modules下。为了解决这个问题，可以引导一个能够读实际内核的initrd内核并用initrd修正 scsi引导问题。initrd-2.4.7-10.img是用gzip压缩的文件，initrd实现加载一些模块和安装文件系统等功能。
　　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(这也是为什么，在Linux内核包里/Documentation/Changes里面没有提到要将mkinitrd升级）。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。
 　　三、uImage文件
　　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。而uImage则是使用工具mkimage对普通的压缩内核映像文件（zImage）加工而得。它是uboot专用的映像文件，它是在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；其0x40之后与zImage没区别。 
其实就是一个自动跟手动的区别,有了uImage头部的描述,u-boot就知道对应Image的信息,如果没有头部则需要自己手动去搞那些参数。
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。

此外，平时调试用uImage，不用去管调整了哪些东西；zImage则是一切OK后直接烧0X0。开机就运行。

在make install发生的事

在make install后, 会有三个文件被放到/boot下:
1. vmlinuz-2.6.x.y.z
2. System.map
3. config
4. 为什么我的gentoo没有initrd.img的??
在/usr/src/linux下还有一个vmlinux的方件.

 

那么/boot下的vmlinux是哪个呢? 如下:

jessinio@niolaptop /usr/src/linux $ diff /usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage /usr/src/linux/vmlinux
Files /usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage and /usr/src/linux/vmlinux differ
jessinio@niolaptop /usr/src/linux $ diff /usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz

可以看出/boot下的vmlinux是/usr/src/linux/arch/x86/boot/bzImage

随便提一下make内核时的过程:

就常使用的make也过程:
cd /usr/src/linux
make menuconfig
make
make modules_install
make install

注意到上面的一个make是不参数的, 这种情况实际如下:
Execute "make" or "make all" to build all targets marked with [*]

带"*"号等于如下:
make vlinux modules bzImage

 

zImage / vmlinux / Image生成的流程图

  SRC_TREE    :=./
HEADER_PATH    :=arch/arm/boot/compressed
BOOT_PATH    :=arch/arm/boot/
KERNEL_PATH    :=arch/arm/kernel

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1 SRC_TREE 目录下的vmlinux经过objcoy后生成二进制文件Image,Image在经过gzip压缩后生成piggy.o
   piggy.o是真正的内核镜像文件

2 HEADER_PATH/head.o ,head-xscal.o ,misc.o 的作用就是把piggy.o解压到指定的位置，然后执行piggy.o解压后的代码

HEADER_PATH/zImage
       ^
       |[objcopy]
       |
HEADER_PATH/vmlinux
       ^
       |[ld]
       |
       +-<--HEADER_PATH/head.o
       |
       +-<--HEADER_PATH/head-xscal.o
       |
       +-<--HEADER_PATH/misc.o
       |
       +-<--HEADER_PATH/piggy.o <-- HEADER_PATH/piggy.gz <--[gzip]-- BOOT_PATH/Image <--[objcopy]--SRC_TREE/vmlinux

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SRC_TREE目录下的vmlinux是由一下三部分组成的：

$(vmlinux-init)

$(vmlinux-main)

kallsyms.o

vmlinux
   ^
   |
   +-<--$(vmlinux-init)
   |          ^
   |          |
   |          +--<--KERNEL_PATH/head.S
   |          |
   |          +--<--KERNEL_PATH/init_task.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/init/build-in.o
   |        
   +--< $(vmlinux-main)
   |          ^
   |          |$(cory-y)
   |          +--<--SRC_TREE/driver/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/mm/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/usr/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/kernel/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/mm/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/fs/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/ipc/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/securiy/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/crypto/built-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/block/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/kernel/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/mm/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/common/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/mach-pxa/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/nwfpe/buit-in.o
   |          |
   |          |$(lib-y)
   |          +--<--SRC_TREE/lib/built-in.o
   |          |
   |          +--<--arch/arm/lib/built-in.o
   |          |
   |          |$(drivers-y)
   |          +--<--SRC_TREE/drivers/buit-in.o
   |          |
   |          +--<--SRC_TREE/sound/buit-in.o
   |          |
   |          |$(net-y)
   |          +--<--SRC_TREE/net/buit-in.o
   |
   +--< kallsyms.o