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Preface

 

   当用户编译一个linux内核代码后，会产生几个文件：vmlinz、initrd.img, 以及System.map，如果配置过grub引导管理器程序，会在/boot目录下看到这几个文件。

 

 


vmlinuz

 

   vmlinuz是可引导的、压缩的内核文件。

   该文件包含了一个最小功能的内核，在PC上通常是先执行vmlinuz，之后加载initrd.img文件，最后加载根分区。

   实际上initrd.img是可选的，从文件大小来看，initrd.img比vmlinuz文件大得多，initrd.img也包含了较多的功能，如果不需要额外的功能，例如在一些功能需求较小的嵌入式系统上，可以仅使用vmlinuz文件存放内核，而省去initrd.img文件。

   “vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虚拟内存，不像老的操作系统比如DOS有640KB内存的限制。Linux能够使用硬盘空间作为虚拟内存，因此得名“vm”。vmlinuz是可执行的Linux内核，它位于/boot/vmlinuz，它一般是一个软链接。

 

 


vmlinuz的建立有两种方式。

 

   一是编译内核时通过“make zImage”创建。zImage适用于小内核的情况，它的存在是为了向后的兼容性。

   二是编译内核时通过“make bzImage”创建，然后通过。bzImage是压缩的内核映像，需要注意，bzImage不是用bzip2压缩的，bzImage中的bz容易引起误解，bz表示“big zImage”。 bzImage中的b是“big”意思。

   zImage（vmlinuz）和bzImage（vmlinuz）都是用gzip压缩的。它们不仅是一个压缩文件，而且在这两个文件的开头部分内嵌有gzip解压缩代码。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。

   内核文件中包含一个微型的gzip用于解压缩内核并引导它。两者的不同之处在于，zImage解压缩内核到低端内存（第一个640K），bzImage解压缩内核到高端内存（1M以上）。如果内核比较小，那么可以采用zImage 或bzImage之一，两种方式引导的系统运行时是相同的。大的内核采用bzImage，不能采用zImage。

   内核编译之后还有一个vmlinux文件，vmlinux是未压缩的内核，vmlinuz是vmlinux的压缩文件。

 

 


initrd文件

 

   initrd是“initial ramdisk”的简写。就是由Bootloader初始化的内存盘。

   在linux内核启动之前，Bootloader会把存储介质（例如闪存）中的initrd文件加载到内存，内核启动时会在访问到真正的根文件系统前访问内存中的initrd文件系统。

   如果Bootloader配置了initrd，内核启动被分成两个阶段：

  • 第一阶段先加载initrd文件系统中的驱动程序模块；
  • 第二阶段才会执行真正的根文件系统中的/sbin/init进程。

   第一阶段启动的目的是为第二阶段启动扫清障碍，linux根文件系统支持多种存储介质（如IDE、SCSI、USB等），如果把这些设备的驱动都编译进内核，内核会十分庞大，使用initrd存放设备驱动很好地解决了这一问题。

   在启动顺序上，initrd会在vmlinuz代码执行完之后加载，使用initrd的机制可以很好地解决不同硬件环境的情况，是linux发行版，以USB设备启动的必备。在嵌入式系统上，在硬件相对固定的情况下，initrd作用不像PC上那么大，但是对于调试设备驱动起到了简化调试步骤的作用。

   initrd一般被用来临时的引导硬件到实际内核vmlinuz能够接管并继续引导的状态。比如，使用的是scsi硬盘，而内核vmlinuz中并没有这个scsi硬件的驱动，那么在装入scsi模块之前，内核不能加载根文件系统，但scsi模块存储在根文件系统的/lib/modules下。为了解决这个问题，可以引导一个能够读实际内核的initrd内核并用initrd修正scsi引导问题。

   initrd实现加载一些模块和安装文件系统等。

   initrd映象文件是使用mkinitrd创建的。mkinitrd实用程序能够创建initrd映象文件。这个命令是RedHat专有的。其它Linux发行版或许有相应的命令。这是个很方便的实用程序。具体情况请看帮助：man mkinitrd

 

 


System.map

 

   System.map是一个特定内核的内核符号表。它是你当前运行的内核的System.map的链接。

   System.map是由“nm vmlinux”产生并且不相关的符号被滤出。

   在进行程序设计时，会命名一些变量名或函数名之类的符号。Linux内核是一个很复杂的代码块，有许许多多的全局符号。

   Linux内核不使用符号名，而是通过变量或函数的地址来识别变量或函数名。比如不是使用size_t BytesRead这样的符号，而是像c0343f20这样引用这个变量。

   对于使用计算机的人来说，更喜欢使用那些像size_t BytesRead这样的名字，而不喜欢像c0343f20这样的名字。内核主要是用c写的，所以编译器/连接器允许我们编码时使用符号名，当内核运行时使用地址(使用符号表查询一个符号对应的地址，或者通过内存地址得到一个符号名称)。

   然而，在有的情况下，我们需要知道符号的地址，或者需要知道地址对应的符号。这由符号表来完成，符号表是所有符号连同它们的地址的列表。

 

   Linux 符号表使用到2个文件：

  • /proc/ksyms
  • System.map

   /proc/ksyms是一个“proc file”，在内核引导时创建。实际上，它并不真正的是一个文件，它只不过是内核数据的表示，却给人们是一个磁盘文件的假象，这从它的文件大小是0可以看出来。

   System.map是存在于你的文件系统上的实际文件。当你编译一个新内核时，各个符号名的地址要发生变化，你的老的System.map具有的是错误的符号信息。每次内核编译时产生一个新的System.map，你应当用新的System.map来取代老的System.map。

   虽然内核本身并不真正使用System.map，但其它程序比如klogd， lsof和ps等软件需要一个正确的System.map。如果你使用错误的或没有System.map，klogd的输出将是不可靠的，这对于排除程序故障会带来困难。

   没有System.map，你可能会面临一些令人烦恼的提示信息。

   另外少数驱动需要System.map来解析符号，没有为你当前运行的特定内核创建的System.map它们就不能正常工作。

    Linux的内核日志守护进程klogd为了执行名称-地址解析，需要使用System.map。System.map应当放在使用它的软件能够找到它的地方。

   执行：man klogd可知，如果没有将System.map作为一个变量的位置给klogd，那么它将按照下面的顺序，在三个地方查找System.map：

  • /boot/System.map
  • /System.map
  • /usr/src/linux/System.map

   System.map也有版本信息，klogd能够智能地查找正确的映象（map）文件。