原创 Linux内核启动地址

2006-12-14 09:06 6470 7 9 分类: MCU/ 嵌入式

最近在网上看到一位网友写得一篇文章,写得很好,加深了对Linux启动的认识,特意贴在这里:


 


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/*.h)
 @echo '  Generating $@'
 @sed 's/TEXTADDR/$(TEXTADDR)/;s/DATAADDR/$(DATAADDR)/' $(LDSCRIPT) >$@

vmlinux-armv.lds.in文件的内容:

OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)
SECTIONS
{
    . = TEXTADDR;
    .init : {           /* Init code and data       */
        _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。

文章评论2条评论)

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deepbluepcb_586554262 2006-12-15 18:36

我会一直记得这个家的,呵!

cocappjj_256384531 2006-12-15 14:22

好文章,好久没看见深蓝的文章了。即使转载,也感到亲切!
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