Question

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Answer 1

linux内核镜像格式
一、Linux内核镜像格式
Linux内核有多种格式的镜像，包括vmlinux、Image、zImage、bzImage、uImage、xipImage、bootpImage等.
(1)kernel镜像格式:vmlinux
vmlinuz是可引导的、可压缩的内核镜像，vm代表Virtual Memory.Linux支持虚拟内存，因此得名vm.它是由用户对内核源码编译得到，实质是elf格式的文件.也就是说，vmlinux是编译出来的最原始的内核文件，未压缩.这种格式的镜像文件多存放在PC机上.
【 attention】elf格式文件
ELF，Executable and Linkable Format，可执行可链接格式，是UNIX实验室作为应用程序二进制接口而发布的，扩展名为elf.可以简单的认为，在elf格式的文件中，除二进制代 码外，还包括该可执行文件的某些信息，比如符号表等.
(2)kernel镜像格式:Image
Image是经过objcopy处理的只包含二进制数据的内核代码，它已经不是elf格式了，但这种格式的内核镜像还没有经过压缩.
【 attention】objcopy
GNU使用工具程序objcopy作用是拷贝一个目标文件的内容到另一个目标文件中，也就是说，可以将一种格式的目标文件转换成另一种格式的目标文件. 通过使用binary作为输出目标(-o binary)，可产生一个原始的二进制文件，实质上是将所有的符号和重定位信息都将被抛弃，只剩下二进制数据.
(3)kernel镜像格式:zImage
zImage是ARM linux常用的一种压缩镜像文件，它是由vmlinux加上解压代码经gzip压缩而成，命令格式是#make zImage.这种格式的Linux镜像文件多存放在NAND上.
(4)kernel镜像格式:bzImage
bz表示big zImage,其格式与zImage类似，但采用了不同的压缩算法，注意，bzImage的压缩率更高.
(5)kernel镜像格式:uImage
uImage是uboot专用的镜像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40的头信息(tag)，在头信息内说明了该镜像文件的类型、加载 位置、生成时间、大小等信息.换句话说，若直接从uImage的0x40位置开始执行，则zImage和uImage没有任何区别.命令格式是#make uImage.这种格式的Linux镜像文件多存放在NAND上.
(6)kernel镜像格式:xipImage
这种格式的Linux镜像文件多存放在NorFlash上，且运行时不需要拷贝到内存SDRAM中，可以直接在NorFlash中运行.

二、Linux内核镜像的产生过程
在嵌入式Linux中，内核的启动过程分为两个阶段.其中，第一阶段启动代码放在arch/arm/kernel/head.S文件中，该文件与体系 结果相关，与用户的开发板无关，主要是初始化ARM内核等.第二阶段启动代码是init目录下的main.c.现以执行命令#make zImage为例来说明，arm-linux内核镜像的产生过程.
(1)当用户对Linux内核源码进行编译时，kernel的第1/2阶段代码会生成可执行文件vmlinux，该文件是未被压缩的镜像文件，非常大，不能直接下载到NAND中，通常放在PC机上，这也是最原始的Linux镜像文件.试验时该文件约50M.
(2)镜像文件vmlinux由于很大，肯定不能直接烧入NAND中，因此需要进行二进制化，即经过objcopy处理，使之只包含二进制数据的内核代 码，去除不需要的文件信息等，这样就制作成了image镜像文件.该镜像文件也是未压缩，只是经过了二进制化而变小.试验时该文件约5M.
(3) 一般来说，内存SDRAM中的内核镜像是经过压缩的，只是在运行时再将其解压.所以，编译时会先使用gzip将镜像文件image进行压缩(压缩比约为 2:1),再将压缩后的镜像文件和源码中的两个文件arch/arm/boot/compressed/head.S、arch/arm/boot /compressed/misc.c一起链接生成压缩后的镜像文件compress/vmlinux.试验时该文件约为2.5M.注意，这两个源码文件 是解压程序，用于将内存SDRAM中的压缩镜像zImage进行解压.
(4)压缩后的镜像文件compress/vmlinux经过二进制化，最终生成镜像文件zImage，试验时该文件约为2.5M.当然，在内存 SDRAM中运行压缩镜像文件zImage时，会首先调用两个解压程序arch/arm /boot/compressed/head.S、arch/arm/boot/compressed/misc.c将自身解压，然后再执行kernel 的第一阶段启动代码arch/arm/kernel/head.S.简而言之，在内存中运行内核时，kernel先自身解压，再执行第一阶段启动代码.试 验时运行在内存中的镜像文件约为5M，与image镜像文件大小相同.
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