Linux内核解压

================================Author: taoyuetaoEmail: [e-mail]: http://www.eetop.cn/blog/?111452006-11-06================================内核压缩和解压缩代码都在目录kernel/arch/arm/boot/compressed，编译完成后将产生vmlinux、head.o、misc.o、head-xscale.o、piggy.o这几个文档，head.o是内核的头部文档，负责初始配置；misc.o将主要负责内核的解压工作，他在head.o之后；head-xscale.o文档主要针对Xscale的初始化，将在链接时和head.o合并；piggy.o是个中间文档，其实是个压缩的内核(kernel/vmlinux)，只但是没有和初始化文档及解压文档链接而已；vmlinux是(没有－－lw：zImage是压缩过的内核)压缩过的内核，就是由piggy.o、head.o、misc.o、head-xscale.o组成的。在BootLoader完成系统的引导以后并将Linux内核调入内存之后，调用bootLinux()，这个函数将跳转到kernel的起始位置。假如kernel没有压缩，就能够启动了。假如kernel压缩过，则要进行解压，在压缩过的kernel头部有解压程式。压缩过得kernel入口第一个文档源码位置在arch/arm/boot/compressed/head.S。他将调用函数decompress_kernel()，这个函数在文档arch/arm/boot/compressed/misc.c中，decompress_kernel()又调用proc_decomp_setup(),arch_decomp_setup()进行配置，然后使用在打印出信息“Uncompressing Linux...”后，调用gunzip()。将内核放于指定的位置。以下分析head.S文档：(1)对于各种Arm CPU的DEBUG输出设定，通过定义宏来统一操作。(2)配置kernel开始和结束地址，保存architecture ID。(3)假如在ARM2以上的CPU中，用的是普通用户模式，则升到终极用户模式，然后关中断。(4)分析LC0结构delta offset，判断是否需要重载内核地址(r0存入偏移量，判断r0是否为零)。这里是否需要重载内核地址，我以为主要分析arch/arm/boot/Makefile、arch/arm/boot/compressed/Makefile和arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in三个文档，主要看vmlinux.lds.in链接文档的主要段的位置，LOAD_ADDR(_load_addr)＝0xA0008000，而对于TEXT_START(_text、_start)的位置只设为0，BSS_START(__bss_start)＝ALIGN(4)。对于这样的结果依赖于，对内核解压的运行方式，也就是说，内核解压前是在内存(RAM)中还是在FLASH上，因为这里，我们的BOOTLOADER将压缩内核(zImage)移到了RAM的0xA0008000位置，我们的压缩内核是在内存(RAM)从0xA0008000地址开始顺序排列，因此我们的r0获得的偏移量是载入地址(0xA0008000)。接下来的工作是要把内核映像的相对地址转化为内存的物理地址，即重载内核地址。(5)需要重载内核地址，将r0的偏移量加到BSS region和GOT table中。(6)清空bss堆栈空间r2－r3。(7)建立C程式运行需要的缓存，并赋于64K的栈空间。(8)这时r2是缓存的结束地址，r4是kernel的最后执行地址，r5是kernel境象文档的开始地址。检查是否地址有冲突。将r5等于r2，使decompress后的kernel地址就在64K的栈之后。(9)调用文档misc.c的函数decompress_kernel()，解压内核于缓存结束的地方(r2地址之后)。此时各寄存器值有如下变化：r0为解压后kernel的大小r4为kernel执行时的地址r5为解压后kernel的起始地址r6为CPU类型值(processor ID)r7为系统类型值(architecture ID)(10)将reloc_start代码拷贝之kernel之后(r5 r0之后)，首先清除缓存，而后执行reloc_start。(11)reloc_start将r5开始的kernel重载于r4地址处。(12)清除cache内容，关闭cache，将r7中architecture ID赋于r1，执行r4开始的kernel代码。下面简单介绍一下解压缩过程，也就是函数decompress_kernel实现的功能：解压缩代码位于kernel/lib/inflate.c，inflate.c是从gzip源程式中分离出来的。包含了一些对全局数据的直接引用。在使用时需要直接嵌入到代码中。gzip压缩文档时总是在前32K字节的范围内寻找重复的字符串进行编码， 在解压时需要一个至少为32K字节的解压缓冲区，他定义为window[WSIZE]。inflate.c使用get_byte()读取输入文档，他被定义成宏来提高效率。输入缓冲区指针必须定义为inptr，inflate.c中对之有减量操作。inflate.c调用flush_window()来输出window缓冲区中的解压出的字节串，每次输出长度用outcnt变量表示。在flush_window()中，还必 须对输出字节串计算CRC并且刷新crc变量。在调用gunzip()开始解压之前，调用makecrc()初始化CRC计算表。最后gunzip()返回0表示解压成功。我们在内核启动的开始都会看到这样的输出：Uncompressing Linux...done, booting the kernel.这也是由decompress_kernel函数内部输出的，他调用了puts()输出字符串，puts是在kernel/include/asm-arm/arch-pxa/uncompress.h中实现的。执行完解压过程，再返回到head.S中，启动内核：call_kernel: bl cache_clean_flushbl cache_offmov r0, #0mov r1, r7 @ restore architecture numbermov pc, r4 @ call kernel下面就开始真正的内核了。