【Linux技術】幾個重要的linux內核文件

Preface

   當用戶編譯一個linux內核代碼後,會產生幾個文件:vmlinz、initrd.img, 以及System.map,如果配置過grub引導管理器程序,會在/boot目錄下看到這幾個文件。



vmlinuz


   vmlinuz是可引導的、壓縮的內核文件。

   該文件包含了一個最小功能的內核,在PC上通常是先執行vmlinuz,之後加載initrd.img文件,最後加載根分區。

   實際上initrd.img是可選的,從文件大小來看,initrd.img比vmlinuz文件大得多,initrd.img也包含了較多的功能,如果不需要額外的功能,例如在一些功能需求較小的嵌入式系統上,可以僅使用vmlinuz文件存放內核,而省去initrd.img文件。

   “vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虛擬內存,不像老的操作系統比如DOS有640KB內存的限制。Linux能夠使用硬盤空間作爲虛擬內存,因此得名“vm”。vmlinuz是可執行的Linux內核,它位於/boot/vmlinuz,它一般是一個軟鏈接。



vmlinuz的建立有兩種方式。

   一是編譯內核時通過“make zImage”創建。zImage適用於小內核的情況,它的存在是爲了向後的兼容性。

   二是編譯內核時通過“make bzImage”創建,然後通過。bzImage是壓縮的內核映像,需要注意,bzImage不是用bzip2壓縮的,bzImage中的bz容易引起誤解,bz表示“big zImage”。 bzImage中的b是“big”意思。

   zImage(vmlinuz)和bzImage(vmlinuz)都是用gzip壓縮的。它們不僅是一個壓縮文件,而且在這兩個文件的開頭部分內嵌有gzip解壓縮代碼。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。

   內核文件中包含一個微型的gzip用於解壓縮內核並引導它。兩者的不同之處在於,zImage解壓縮內核到低端內存(第一個640K),bzImage解壓縮內核到高端內存(1M以上)。如果內核比較小,那麼可以採用zImage 或bzImage之一,兩種方式引導的系統運行時是相同的。大的內核採用bzImage,不能採用zImage。

   內核編譯之後還有一個vmlinux文件,vmlinux是未壓縮的內核,vmlinuz是vmlinux的壓縮文件。



initrd文件


   initrd是“initial ramdisk”的簡寫。就是由Bootloader初始化的內存盤。

   在linux內核啓動之前,Bootloader會把存儲介質(例如閃存)中的initrd文件加載到內存,內核啓動時會在訪問到真正的根文件系統前訪問內存中的initrd文件系統。

   如果Bootloader配置了initrd,內核啓動被分成兩個階段:

  • 第一階段先加載initrd文件系統中的驅動程序模塊;

  • 第二階段纔會執行真正的根文件系統中的/sbin/init進程。

   第一階段啓動的目的是爲第二階段啓動掃清障礙,linux根文件系統支持多種存儲介質(如IDE、SCSI、USB等),如果把這些設備的驅動都編譯進內核,內核會十分龐大,使用initrd存放設備驅動很好地解決了這一問題。

   在啓動順序上,initrd會在vmlinuz代碼執行完之後加載,使用initrd的機制可以很好地解決不同硬件環境的情況,是linux發行版,以USB設備啓動的必備。在嵌入式系統上,在硬件相對固定的情況下,initrd作用不像PC上那麼大,但是對於調試設備驅動起到了簡化調試步驟的作用。

   initrd一般被用來臨時的引導硬件到實際內核vmlinuz能夠接管並繼續引導的狀態。比如,使用的是scsi硬盤,而內核vmlinuz中並沒有這個scsi硬件的驅動,那麼在裝入scsi模塊之前,內核不能加載根文件系統,但scsi模塊存儲在根文件系統的/lib/modules下。爲了解決這個問題,可以引導一個能夠讀實際內核的initrd內核並用initrd修正scsi引導問題。

   initrd實現加載一些模塊和安裝文件系統等。

   initrd映象文件是使用mkinitrd創建的。mkinitrd實用程序能夠創建initrd映象文件。這個命令是RedHat專有的。其它Linux發行版或許有相應的命令。這是個很方便的實用程序。具體情況請看幫助:man mkinitrd



System.map


   System.map是一個特定內核的內核符號表。它是你當前運行的內核的System.map的鏈接。

   System.map是由“nm vmlinux”產生並且不相關的符號被濾出。

   在進行程序設計時,會命名一些變量名或函數名之類的符號。Linux內核是一個很複雜的代碼塊,有許許多多的全局符號。

   Linux內核不使用符號名,而是通過變量或函數的地址來識別變量或函數名。比如不是使用size_t BytesRead這樣的符號,而是像c0343f20這樣引用這個變量。

   對於使用計算機的人來說,更喜歡使用那些像size_t BytesRead這樣的名字,而不喜歡像c0343f20這樣的名字。內核主要是用c寫的,所以編譯器/連接器允許我們編碼時使用符號名,當內核運行時使用地址(使用符號表查詢一個符號對應的地址,或者通過內存地址得到一個符號名稱)。

   然而,在有的情況下,我們需要知道符號的地址,或者需要知道地址對應的符號。這由符號表來完成,符號表是所有符號連同它們的地址的列表。

   Linux 符號表使用到2個文件:

  • /proc/ksyms

  • System.map

   /proc/ksyms是一個“proc file”,在內核引導時創建。實際上,它並不真正的是一個文件,它只不過是內核數據的表示,卻給人們是一個磁盤文件的假象,這從它的文件大小是0可以看出來。

   System.map是存在於你的文件系統上的實際文件。當你編譯一個新內核時,各個符號名的地址要發生變化,你的老的System.map具有的是錯誤的符號信息。每次內核編譯時產生一個新的System.map,你應當用新的System.map來取代老的System.map。

   雖然內核本身並不真正使用System.map,但其它程序比如klogd, lsof和ps等軟件需要一個正確的System.map。如果你使用錯誤的或沒有System.map,klogd的輸出將是不可靠的,這對於排除程序故障會帶來困難。

   沒有System.map,你可能會面臨一些令人煩惱的提示信息。

   另外少數驅動需要System.map來解析符號,沒有爲你當前運行的特定內核創建的System.map它們就不能正常工作。

    Linux的內核日誌守護進程klogd爲了執行名稱-地址解析,需要使用System.map。System.map應當放在使用它的軟件能夠找到它的地方。

   執行:man klogd可知,如果沒有將System.map作爲一個變量的位置給klogd,那麼它將按照下面的順序,在三個地方查找System.map:

  • /boot/System.map

  • /System.map

  • /usr/src/linux/System.map

   System.map也有版本信息,klogd能夠智能地查找正確的映象(map)文件。



本文出自 “成鵬致遠” 博客,請務必保留此出處http://infohacker.blog.51cto.com/6751239/1204825

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