现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

如何解读vmlinux.lds.S

2017年08月29日 ⁄ 综合 ⁄ 共 6320字 ⁄ 字号 评论关闭

vmlinux.lds.S用于对ld的输出进行组版,这个文件的格式在ld.info手册中有详细的说明。vmlinu
x.lds.S的主要目的是对输出文件中段进行排序,并定义相关的符号名,以下是简要注释。

/* ld script to make i386 Linux kernel
 * Written by Martin Mares ;
 */
OUTPUT_FORMAT("elf32-i386", "elf32-i386", "elf32-i386")
OUTPUT_ARCH(i386)		/* 输出格式 */
ENTRY(_start)			/* 定义_start作为入口点 */
SECTIONS
{
  . = PAGE_OFFSET_RAW + 0x100000; /* 定义当前段的偏移量(.代表当前计数器) */
  _text = .;			/* 定义符号_text为当前位置  */
  .text : {		/* 定义段.text (": {"是段定义符)*/
	*(.text)	/* 将所有输入文件中.text段合并到这里 */
	*(.fixup)	/* 将所有输入文件中的.fixup段合并到这里 */
	*(.gnu.warning) /* 将所有输入文件中的.gnu.warning段合并到这里 */
	} = 0x9090	/* 合并中的空隙用0x9090填充 */
			/* 以下的语法含义可以类推 */
  .text.lock : { *(.text.lock) }	/* out-of-line lock text */
  .rodata : { *(.rodata) }
  .kstrtab : { *(.kstrtab) }

  . = ALIGN(16);		/* Exception table */
  __start___ex_table = .;	/* 定义__start_ex_table符号为当前位置 */
  __ex_table : { *(__ex_table) }
  __stop___ex_table = .;

  __start___ksymtab = .;	/* Kernel symbol table */
  __ksymtab : { *(__ksymtab) }
  __stop___ksymtab = .;

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

  .data : {			/* Data */
	*(.data)
	CONSTRUCTORS		/* 将C++的构造函数指针段合并到这里 */
	}

  _edata = .;			/* End of data section */

  . = ALIGN(8192);		/* init_task */
  .data.init_task : { *(.data.init_task) }

  . = ALIGN(4096);		/* Init code and data */
  __init_begin = .;
  .text.init : { *(.text.init) }
  .data.init : { *(.data.init) }
  . = ALIGN(4096);		/* 输出计数器在页边界上对齐 */
  __init_end = .;

  . = ALIGN(32);
  .data.cacheline_aligned : { *(.data.cacheline_aligned) }

  . = ALIGN(4096);
  .data.page_aligned : { *(.data.idt) }


  __bss_start = .;		/* BSS */
  .bss : {
	*(.bss)
	}
  _end = . ;

  /* Stabs debugging sections.  */
  .stab 0 : { *(.stab) }	/* 0 是段属性,代表段的起始地址 */
  .stabstr 0 : { *(.stabstr) }
  .stab.excl 0 : { *(.stab.excl) }
  .stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) }
  .stab.index 0 : { *(.stab.index) }
  .stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
  .comment 0 : { *(.comment) }
}

以下是用"objdump --headers vmlinux"得到的组版结果:

vmlinux:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .text         0009ccb8  c0100000  c0100000  00001000  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  1 .text.lock    00000622  c019ccc0  c019ccc0  0009dcc0  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  2 .rodata       0000f4ab  c019d2e4  c019d2e4  0009e2e4  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  3 .kstrtab      00002d9c  c01ac78f  c01ac78f  000ad78f  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  4 __ex_table    00000ba8  c01af530  c01af530  000b0530  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  5 __ksymtab     00001870  c01b00d8  c01b00d8  000b10d8  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  6 .data         000133c0  c01b1950  c01b1950  000b2950  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  7 .data.init_task 00002000  c01c6000  c01c6000  000c6000  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  8 .text.init    0000868e  c01c8000  c01c8000  000c8000  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  9 .data.init    00003220  c01d0690  c01d0690  000d0690  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 10 .data.cacheline_aligned 00001c20  c01d4000  c01d4000  000d4000  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 11 .data.page_aligned 00000800  c01d6000  c01d6000  000d6000  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 12 .bss          0001f324  c01d6800  c01d6800  000d6800  2**4
                  ALLOC
 13 .comment      000011d0  00000000  00000000  000d6800  2**0
                  CONTENTS, READONLY
 14 .note         000011d0  000011d0  000011d0  000d79d0  2**0
                  CONTENTS, READONLY
更多

vmlinuz自然就是内核了,initrd.img是一个小的映象,包含一个最小的linux系统。通常的步骤是先启动内核,然后内核挂载initrd.img,并执行里面的脚本来进一步挂载各种各样的模块,然后发现真正的root分区,挂载并执行/sbin/init... ...。
initrd.img当然是可选的了,如果没有initrd.img,内核就试图直接挂载root分区。
之所以要有initrd,那是为了启动的时候有更大的灵活性。比如,你把ext3支持编译成模块了。偏偏你的root分区又是ext3的。这下就麻烦了。因为内核需要挂载root分区之后才能加载ext3支持。但是没有ext3支持就没法挂载root分区。initrd就是用来解决这个问题的。
类似的用这个东西还可以做其他的事情,比如从usb盘启动linux也会面临上面类似的问题。用initrd就能搞定了。
甚至,我想在有些嵌入式设备里面都不需要真正的root分区,用initrd就足够搞定一切了。

一位网友写得一篇文章,写得很好,加深了对Linux启动的认识,贴在这里:
内核编译链接过程是依靠vmlinux.lds文件,以arm为例vmlinux.lds文件位于kernel/arch/arm/vmlinux.lds,但是该文件是由vmlinux-armv.lds.in生成的,根据编译选项的不同源文件还可以是vmlinux-armo.lds.in,vmlinux-armv-xip.lds.in。
vmlinux-armv.lds的生成过程在kernel/arch/arm/Makefile中
LDSCRIPT     = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in
arch/arm/vmlinux.lds: arch/arm/Makefile $(LDSCRIPT) /
 $(wildcard include/config/cpu/32.h) /
 $(wildcard include/config/cpu/26.h) /
 $(wildcard include/config/arch
        _stext = .;
        __init_begin = .;
            *(.text.init)
        __proc_info_begin = .;
            *(.proc.info)
        __proc_info_end = .;
        __arch_info_begin = .;
            *(.arch.info)
        __arch_info_end = .;
        __tagtable_begin = .;
            *(.taglist)
        __tagtable_end = .;
            *(.data.init)
        . = ALIGN(16);
        __setup_start = .;
            *(.setup.init)
        __setup_end = .;
        __initcall_start = .;
            *(.initcall.init)
        __initcall_end = .;
        . = ALIGN(4096);
        __init_end = .;
    }
   
其中TEXTADDR就是内核启动的虚拟地址,定义在kernel/arch/arm/Makefile中:
ifeq ($(CONFIG_CPU_32),y)
PROCESSOR    = armv
TEXTADDR     = 0xC0008000
LDSCRIPT     = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in
endif
需要注意的是这里是虚拟地址而不是物理地址。
一般情况下都在生成vmlinux后,再对内核进行压缩成为zImage,压缩的目录是kernel/arch/arm/boot。
下载到flash中的是压缩后的zImage文件,zImage是由压缩后的vmlinux和解压缩程序组成,如下图所示:
            |-----------------|/    |-----------------|
            |                 | /   |                 |
            |                 |  /  | decompress code |
            |     vmlinux     |   / |-----------------|    zImage
            |                 |    /|                 |
            |                 |     |                 |
            |                 |     |                 |   
            |                 |     |                 |
            |                 |    /|-----------------|
            |                 |   /
            |                 |  /
            |                 | /
            |-----------------|/
           
zImage链接脚本也叫做vmlinux.lds,位于kernel/arch/arm/boot/compressed。
是由同一目录下的vmlinux.lds.in文件生成的,内容如下:
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
 {
   . = LOAD_ADDR;
   _load_addr = .;
 
   . = TEXT_START;
   _text = .;
 
   .text : {
     _start = .;
    
其中LOAD_ADDR就是zImage中解压缩代码的ram偏移地址,TEXT_START是内核ram启动的偏移地址,这个地址是物理地址。
在kernel/arch/arm/boot/Makefile文件中定义了:
ZTEXTADDR   =0
ZRELADDR     = 0xa0008000
ZTEXTADDR就是解压缩代码的ram偏移地址,ZRELADDR是内核ram启动的偏移地址,这里看到指定ZTEXTADDR的地址为0,
明显是不正确的,因为我的平台上的ram起始地址是0xa0000000,在Makefile文件中看到了对该地址设置的几行注释:
# We now have a PIC decompressor implementation.  Decompressors running
# from RAM should not define ZTEXTADDR.  Decompressors running directly
# from ROM or Flash must define ZTEXTADDR (preferably via the config)
他的意识是如果是在ram中进行解压缩时,不用指定它在ram中的运行地址,如果是在flash中就必须指定他的地址。所以这里将ZTEXTADDR指定为0,也就是没有真正指定地址。
在kernel/arch/arm/boot/compressed/Makefile文件有一行脚本:
SEDFLAGS    = s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;s/BSS_START/$(ZBSSADDR)/
使得TEXT_START = ZTEXTADDR,LOAD_ADDR = ZRELADDR。
这样vmlinux.lds的生成过程如下:
vmlinux.lds:    vmlinux.lds.in Makefile $(TOPDIR)/arch/$(ARCH)/boot/Makefile $(TOPDIR)/.config
 @sed "$(SEDFLAGS)" < vmlinux.lds.in > $@
 
以上就是我对内核启动地址的分析,总结一下内核启动地址的设置:
1、设置kernel/arch/arm/Makefile文件中的
   TEXTADDR     = 0xC0008000
   内核启动的虚拟地址
2、设置kernel/arch/arm/boot/Makefile文件中的
   ZRELADDR     = 0xa0008000
   内核启动的物理地址
   如果需要从flash中启动还需要设置
   ZTEXTADDR地址。

抱歉!评论已关闭.