Что является различием между следующими условиями Make-файла ядра: vmLinux, vmlinuz, vmlinux.bin, zimage и bzimage?

Это - все в здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Vmlinux

vmlinux:

Несжатый и незагружаемый формат файла ядра Linux, просто промежуточный шаг к созданию vmlinuz.

vmlinuz:
Сжатый и загружаемый файл ядра Linux. На самом деле это zImage или bzImage файл.

zImage:
Для старых ядер подойдет только 640k размер барабана.

bzImage:
Big zImage, нет 640k предела размера плунжера, может быть намного больше.

Пожалуйста, ознакомьтесь с этим документом: vmlinuz Definition.

bzImage - цель, используемая для архитектур x86, работающих с BIOS ПК. Напротив, zImage является архитектурно-зависимой целью, наиболее часто используемой для встраиваемых устройств и хорошо работающей с их загрузчиками.

Сделайте подробную сборку ядра и найдите файлы

Этот подход может дать некоторое представление, никогда не устареет и поможет вам легко определить, какая часть системы сборки что делает.

Если у вас есть конфигурация сборки, которая создает один из файлов, выполните сборку с помощью:

make V=1 |& tee f.log

Измените комментарий к некоторому файлу C, чтобы принудительно создать ссылку re -(, например. init/main.cподойдет ), если вы уже строили ранее.

Теперь осмотрите f.logи найдите интересующие изображения.

Например, в v4.19 мы придем к выводу, что:

init/main.c
|
| gcc -c
|
v
init/.tmp_main.o
|
| CONFIG_MODVERSIONS stuff
|
v
init/main.o
|
| ar T (thin archive)
|
v
init/built-in.a
|
| ar T (thin archive)
|
v
built-in.a
|
| ld
|
v
vmlinux (regular ELF file)
|
| objcopy
|
v
arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin
|
| GZIP
|
v

arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz
|
|.incbin
|
v
arch/x86/boot/compressed/piggy.S
|
| gcc -c
|
v
arch/x86/boot/compressed/piggy.o
|
| ld
|
v
arch/x86/boot/compressed/vmlinux (regular ELF file with gzipped code)
|
| objcopy
|
v
arch/x86/boot/vmlinux.bin
|
| arch/x86/boot/tools/build.c
|
v
arch/x86/boot/bzImage

Тонкие архивы упоминаются в:https://stackoverflow.com/questions/2157629/linking-static-libraries-to-other-static-libraries/27676016#27676016Это архивы, которые просто указывают на другие архивы/объекты вместо их копирования.

Ядро перешло от инкрементной компоновки к тонким архивам в версии 4.9, как описано в:https://stackoverflow.com/questions/29391965/what-is-partial-linking-in-gnu-linker/53959624#53959624

Полная интерпретация журнала

Когда мы начинаем читать подробные журналы сборки из резервной копии, сначала мы видим:

ln -fsn../../x86/boot/bzImage./arch/x86_64/boot/bzImage

так что эти два просто связаны символическими ссылками.

Затем мы ищем немного дальше x86/boot/bzImageи находим:

arch/x86/boot/tools/build \
arch/x86/boot/setup.bin \
arch/x86/boot/vmlinux.bin \
arch/x86/boot/zoffset.h \
arch/x86/boot/bzImage

arch/x86/boot/tools/build— это исполняемый файл, поэтому мы запускаем его, см. справочное сообщение:

Usage: build setup system zoffset.h image

и grep для поиска источника:

arch/x86/boot/tools/build.c

Итак, этот инструмент должен генерировать arch/x86/boot/bzImageиз arch/x86/boot/vmlinux.binи других файлов TODO. В чем смысл build?

Если мы проследим за arch/x86/boot/vmlinux.bin, то увидим, что это просто objcopyизarch/x86/boot/compressed/vmlinux:

objcopy \
-O binary \
-R.note \
-R.comment \
-S arch/x86/boot/compressed/vmlinux \
arch/x86/boot/vmlinux.bin

и arch/x86/boot/compressed/vmlinux— это обычный файл ELF:

ld \
-m elf_x86_64 \
-z noreloc-overflow \
-pie \
--no-dynamic-linker \
-T arch/x86/boot/compressed/vmlinux.lds \
arch/x86/boot/compressed/head_64.o \
arch/x86/boot/compressed/misc.o \
arch/x86/boot/compressed/string.o \
arch/x86/boot/compressed/cmdline.o \
arch/x86/boot/compressed/error.o \
arch/x86/boot/compressed/piggy.o \
arch/x86/boot/compressed/cpuflags.o \
arch/x86/boot/compressed/early_serial_console.o \
arch/x86/boot/compressed/kaslr.o \
arch/x86/boot/compressed/kaslr_64.o \
arch/x86/boot/compressed/mem_encrypt.o \
arch/x86/boot/compressed/pgtable_64.o \
-o arch/x86/boot/compressed/vmlinux

ls -hlSrговорит, что piggy.oявляется самым большим файлом, поэтому мы ищем его, и он должен исходить из:

gcc \
-Wp,-MD,arch/x86/boot/compressed/.piggy.o.d \
-nostdinc \
-Ilinux/arch/x86/include \
-I./arch/x86/include/generated \
-Ilinux/include \
-I./include \
-Ilinux/arch/x86/include/uapi \
-I./arch/x86/include/generated/uapi \
-Ilinux/include/uapi \
-I./include/generated/uapi \
-include linux/include/linux/kconfig.h \
-D__KERNEL__ \
-m64 \
-O2 \
-fno-strict-aliasing \
-fPIE \
-DDISABLE_BRANCH_PROFILING \
-mcmodel=small \
-mno-mmx \
-mno-sse \
-ffreestanding \
-fno-stack-protector \
-Wno-pointer-sign \
-D__ASSEMBLY__ \
-c \
-o arch/x86/boot/compressed/.tmp_piggy.o \
arch/x86/boot/compressed/piggy.S

.tmp_объяснен ниже.

arch/x86/boot/compressed/piggy.Sсодержит:

.incbin "arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz"

см. также:https://stackoverflow.com/questions/4158900/embedding-resources-in-executable-using-gcc/36295692#36295692

arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gzпроисходит от:

cat arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin arch/x86/boot/compressed/vmlinux.relocs | \
gzip -n -f -9 > arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.gz

происходит от:

objcopy  -R.comment -S vmlinux arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin

происходит от:

LD      vmlinux

что делает:

ld \
-m elf_x86_64 \
-z max-page-size=0x200000 \
--emit-relocs \
--build-id \
-o vmlinux \
-T./arch/x86/kernel/vmlinux.lds \
--whole-archive \
built-in.a \
--no-whole-archive \
--start-group \
lib/lib.a \
arch/x86/lib/lib.a \
--end-group \
.tmp_kallsyms2.o

vmlinuxогромен, но все показанные объекты крошечные в соответствии с ls -l, поэтому я исследовал и узнал о новой arфункции, о которой я не знал :тонких архивов.

В:

AR      built-in.a

сборка делает:

ar \
rcsTPD \
built-in.a \
arch/x86/kernel/head_64.o \
arch/x86/kernel/head64.o \
arch/x86/kernel/ebda.o \
arch/x86/kernel/platform-quirks.o \
init/built-in.a \
usr/built-in.a \
arch/x86/built-in.a \
kernel/built-in.a \
certs/built-in.a \
mm/built-in.a \
fs/built-in.a \
ipc/built-in.a \
security/built-in.a \
crypto/built-in.a \
block/built-in.a \
lib/built-in.a \
arch/x86/lib/built-in.a \
drivers/built-in.a \
sound/built-in.a \
firmware/built-in.a \
arch/x86/pci/built-in.a \
arch/x86/power/built-in.a \
arch/x86/video/built-in.a \
net/built-in.a \
virt/built-in.a

Tуказывает тонкий архив.

Затем мы видим, что все вложенные архивы также тонкие, например, поскольку я модифицировал init/main.c, мы имеем:

ar \
rcSTPD \
init/built-in.a \
init/main.o \
init/version.o \
init/do_mounts.o \
init/do_mounts_initrd.o \
init/initramfs.o \
init/calibrate.o \
init/init_task.o

, который, наконец, поступает из файла C с помощью команды типа:

gcc \
-Wp,-MD,init/.main.o.d \
-c \
-o \
init/.tmp_main.o \
/work/linux-kernel-module-cheat/submodules/linux/init/main.c

Я не могу найти в логах переход с init/.tmp_main.oна init/main.o, что очень жаль... с:

git grep '\.tmp_'

мы видим, что это, вероятно, исходит от scripts Makefile.buildи связано с CONFIG_MODVERSIONS, который я включил:

ifndef CONFIG_MODVERSIONS
cmd_cc_o_c = $(CC) $(c_flags) -c -o $@ $<

else
# When module versioning is enabled the following steps are executed:
# o compile a.tmp_<file>.o from <file>.c
# o if.tmp_<file>.o doesn't contain a __ksymtab version, i.e. does
#   not export symbols, we just rename.tmp_<file>.o to <file>.o and
#   are done.
# o otherwise, we calculate symbol versions using the good old
#   genksyms on the preprocessed source and postprocess them in a way
#   that they are usable as a linker script
# o generate <file>.o from.tmp_<file>.o using the linker to
#   replace the unresolved symbols __crc_exported_symbol with
#   the actual value of the checksum generated by genksyms

cmd_cc_o_c = $(CC) $(c_flags) -c -o $(@D)/.tmp_$(@F) $<

cmd_modversions_c =                             \
    if $(OBJDUMP) -h $(@D)/.tmp_$(@F) | grep -q __ksymtab; then     \
        $(call cmd_gensymtypes_c,$(KBUILD_SYMTYPES),$(@:.o=.symtypes))  \
            > $(@D)/.tmp_$(@F:.o=.ver);                 \
                                        \
        $(LD) $(KBUILD_LDFLAGS) -r -o $@ $(@D)/.tmp_$(@F)       \
            -T $(@D)/.tmp_$(@F:.o=.ver);                \
        rm -f $(@D)/.tmp_$(@F) $(@D)/.tmp_$(@F:.o=.ver);        \
    else                                    \
        mv -f $(@D)/.tmp_$(@F) $@;                  \
    fi;
endif

Анализ выполнен с этой конфигурацией , которая содержит CONFIG_KERNEL_GZIP=y.

aarch64arch/arm64/boot/Image

Просто несжатый objcopyизvmlinux:

objcopy  -O binary -R.note -R.note.gnu.build-id -R.comment -S vmlinux arch/arm64/boot/Image

vmlinuxполучается в принципе точно так же как и для x86 через тонкие архивы.

arch/arm/boot/zImage

Очень похоже на X86 со сжатым vmlinux, но без магического build.cшага. Сводка цепочки вызовов:

objcopy -O binary -R.comment -S  arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImage

ld \
-EL \
--defsym _kernel_bss_size=469592 \
-p \
--no-undefined \
-X \
-T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds \
arch/arm/boot/compressed/head.o \
arch/arm/boot/compressed/piggy.o \
arch/arm/boot/compressed/misc.o \
arch/arm/boot/compressed/decompress.o \
arch/arm/boot/compressed/string.o \
arch/arm/boot/compressed/hyp-stub.o \
arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o \
arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o \
arch/arm/boot/compressed/bswapsdi2.o \
-o arch/arm/boot/compressed/vmlinux

gcc \
-c \
-o arch/arm/boot/compressed/piggy.o \
linux/arch/arm/boot/compressed/piggy.S

.incbin "arch/arm/boot/compressed/piggy_data"

cat arch/arm/boot/compressed/../Image | gzip -n -f -9 > arch/arm/boot/compressed/piggy_data

objcopy -O binary -R.comment -S  vmlinux arch/arm/boot/Image

QEMU v4.0.0 может загружаться с bzImage, но не с vmlinux

Это еще одно важное практическое отличие:https://superuser.com/questions/1451568/booting-an-uncompressed-kernel-in-qemu