linux內核啟動地址的確定http://blog.csdn.net/zht_sir /archive/2007/04/07/1555621 .aspx
內核編譯鏈接過程是依靠vmlinux.lds文件 ，以arm為例vmlinux.lds文件位於kernel /arch/arm/vmlinux.lds，
vmlinux-armv.lds的生成過程在kernel /arch/arm/Makefile中
ifeq ($(CONFIG_CPU_32),y)
PROCESSOR = armv
TEXTADDR = 0xC0008000
LDSCRIPT = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in
endif
arch/arm/vmlinux.lds: $(LDSCRIPT) dummy
@sed 's/TEXTADDR/$(TEXTADDR)/;s /DATAADDR/$(DATAADDR)/' $(LDSCRIPT) >$@
查看arch/arm/vmlinux.lds 中
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)
SECTIONS
{
. = 0xC0008000;
.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 = .;
}
/DISCARD/ : { /* Exit code and data */
*(.text.exit)
*(.data.exit)
*(.exitcall.exit)
}
.text : { /* Real text segment */
_text = .; /* Text and read-only data */
*(.text)
*(.fixup)
*(.gnu.warning)
*(.rodata)
*(.rodata.*)
*(.glue_7)
*(.glue_7t)
*(.got) /* Global offset table */
_etext = .; /* End of text section */
}
.kstrtab : { *(.kstrtab) }
. = ALIGN(16);
__ex_table : { /* Exception table */
__start___ex_table = .;
*(__ex_table)
__stop___ex_table = .;
}
__ksymtab : { /* Kernel symbol table */
__start___ksymtab = .;
*(__ksymtab)
__stop___ksymtab = .;
}
. = ALIGN(8192);
.data : {
/*
* first, the init task union, aligned
* to an 8192 byte boundary.
*/
*(.init.task)
/*
* then the cacheline aligned data
*/
. = ALIGN(32);
*(.data.cacheline_aligned)
/*
* and the usual data section
*/
*(.data)
CONSTRUCTORS
_edata = .;
}
.bss : {
__bss_start = .; /* BSS */
*(.bss)
*(COMMON)
_end = . ;
}
/* Stabs debugging sections. */
.stab 0 : { *(.stab) }
.stabstr 0 : { *(.stabstr) }
.stab.excl 0 : { *(.stab.excl) }
.stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) }
.stab.index 0 : { *(.stab.index) }
.stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
.comment 0 : { *(.comment) }
}
arch/arm/Makefile中：
vmlinux: arch/arm/vmlinux.lds
arch/arm/vmlinux.lds: $(LDSCRIPT) dummy
@sed 's/TEXTADDR/$(TEXTADDR)/;s /DATAADDR/$(DATAADDR)/' $(LDSCRIPT) >$@
MAKEBOOT = $(MAKE) -C arch/$(ARCH)/boot
bzImage zImage zinstall Image bootpImage install: vmlinux
@$(MAKEBOOT) $@
但在kernel/arch/arm/boot/Makefile
ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
ZTEXTADDR = 0x30008000
ZRELADDR = 0x30008000
endif
zImage: $(CONFIGURE) compressed/vmlinux
$(OBJCOPY) -O binary -R .note -R .comment -S compressed/vmlinux $@
compressed/vmlinux: $(TOPDIR)/vmlinux dep
@$(MAKE) -C compressed vmlinux
在compressed目錄下的Makefile中
ZLDFLAGS = -p -X -T vmlinux.lds
SEDFLAGS = s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s /LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;s/BSS _START/$(ZBSSADDR)/
all: vmlinux
vmlinux: $(HEAD) $(OBJS) piggy.o vmlinux.lds
$(LD) $(ZLDFLAGS) $(HEAD) $(OBJS) piggy.o $(LIBGCC) -o vmlinux
vmlinux.lds: vmlinux.lds.in Makefile $(TOPDIR)/arch/$(ARCH)/boot /Makefile $(TOPDIR)/.config
@sed "$(SEDFLAGS)" $@
vmlinux-armv.lds.in文件的內容：
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
. = LOAD_ADDR;
_load_addr = .;
. = TEXT_START;
_text = .;
.text : {
_start = .;
*(.start)
*(.text)
*(.fixup)
*(.gnu.warning)
*(.rodata)
*(.rodata.*)
*(.glue_7)
*(.glue_7t)
input_data = .;
piggy.o
input_data_end = .;
. = ALIGN(4);
}
_etext = .;
_got_start = .;
.got : { *(.got) }
_got_end = .;
.got.plt : { *(.got.plt) }
.data : { *(.data) }
_edata = .;
. = BSS_START;
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) }
_end = .;
.stack (NOLOAD) : { *(.stack) }
.stab 0 : { *(.stab) }
.stabstr 0 : { *(.stabstr) }
.stab.excl 0 : { *(.stab.excl) }
.stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) }
.stab.index 0 : { *(.stab.index) }
.stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
.comment 0 : { *(.comment) }
}
vmlinux.lds內容為
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
. = 0x30008000;
_load_addr = .;
. = 0;
_text = .;
.text : {
_start = .;
*(.start)
*(.text)
*(.fixup)
*(.gnu.warning)
*(.rodata)
*(.rodata.*)
*(.glue_7)
*(.glue_7t)
input_data = .;
piggy.o
input_data_end = .;
. = ALIGN(4);
}
_etext = .;
_got_start = .;
.got : { *(.got) }
_got_end = .;
.got.plt : { *(.got.plt) }
.data : { *(.data) }
_edata = .;
. = ALIGN(4);
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) }
_end = .;
.stack (NOLOAD) : { *(.stack) }
.stab 0 : { *(.stab) }
.stabstr 0 : { *(.stabstr) }
.stab.excl 0 : { *(.stab.excl) }
.stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) }
.stab.index 0 : { *(.stab.index) }
.stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
.comment 0 : { *(.comment) }
}
一般情況下都在生成vmlinux后，再對內核進行壓縮成為zI mage，壓縮的目錄是kernel/arch/arm /boot。
下載到flash中的是壓縮后的zImage文件 ，zImage是由壓縮后的vmlinux和解壓縮程序組成 ，如下圖所示：
|-----------------|\ |-----------------|
| | \ | |
| | \ | decompress code |
| vmlinux | \ |-----------------| zImage
| | \| |
| | | |
| | | |
| | | |
| | /|-----------------|
| | /
| | /
| | /
|-----------------|/
zImage鏈接腳本也叫做vmlinux.lds ，位於kernel/arch/arm/boot /compressed。
是由同一目錄下的vmlinux.lds.in文件生成的
在kernel/arch/arm/boot/Makefile文 件中定義了：
ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
ZTEXTADDR = 0x30008000
ZRELADDR = 0x30008000
endif
ZTEXTADDR就是解壓縮代碼的ram偏移地址 ，ZRELADDR是內核ram啟動的偏移地址，這里看到指定ZT EXTADDR的地址為30008000，
以上就是我對內核啟動地址的分析，總結一下內核啟動地址的設置：
設置kernel/arch/arm/boot /Makefile文件中的
ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
ZTEXTADDR = 0x30008000
ZRELADDR = 0x30008000
endif
# 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)
#
查看2410的datasheet ,發現內存映射的基址是0x3000 0000 ,那麼 0x30008000又是如何來的呢？
在內核文檔kernel/Document/arm /Booting 文件中有：
[url=http://59.69.74.87/lxr/http /source/Documentation/arm /Booting?v=2.6.11.7#L105][/url]
Calling the kernel image
Existing boot loaders: MANDATORY
New boot loaders: MANDATORY
There
are two options for calling the kernel zImage. If the zImage is stored
in flash, and is linked correctly to be run from flash, then it is
legal for the boot loader to call the zImage in flash directly.
The
zImage may also be placed in system RAM (at any location) and called
there. Note that the kernel uses 16K of RAM below the image to store
page tables. The recommended placement is 32KiB into RAM.
看來在image下面用了32K(0x8000)的空間存放內核頁 表，
0x30008000就是2410的內核在RAM中的啟動地址 ,這個地址就是這麼來的。
關於內核解壓縮的過程分析
內核壓縮和解壓縮代碼都在目錄kernel/arch/arm /boot/compressed，
編譯完成后將產生vmlinux、head.o、misc.o 、head-s3c2410.o、piggy.o這幾個文件，
head.o是內核的頭部文件，負責初始設置；
misc.o將主要負責內核的解壓工作，它在head.o之后；
head-s3c2410.o文件主要針對的初始化 ，將在鏈接時與head.o合並；
piggy.o是一個中間文件，其實是一個壓縮的內核 (kernel/vmlinux)，只不過沒有和初始化文件及解壓 文件鏈接而已；
vmlinux是沒有(zImage是壓縮過的內核 )壓縮過的內核，就是由piggy.o、head.o、misc .o、head-s3c2410.o組成的。
在BootLoader完成系統的引導以后並將Linux內核調 入內存之后，調用bootLinux()，
這個函數將跳轉到kernel的起始位置。
如果kernel沒有壓縮，就可以啟動了。
如果kernel壓縮過，則要進行解壓，在壓縮過的kernel頭 部有解壓程序。
壓縮過得kernel入口第一個文件源碼位置在arch/arm /boot/compressed/head.S。
它將調用函數decompress_kernel() ，這個函數在文件arch/arm/boot/compresse d/misc.c中，
decompress_kernel()又調用proc _decomp_setup(),arch_decomp _setup()進行設置，
然后使用在打印出信息"Uncompressing Linux..."后，調用gunzip()。將內核放於指定的位 置。
以下分析head.S文件：
(1)對於各種Arm CPU的DEBUG輸出設定，通過定義宏來統一操作。
(2)設置kernel開始和結束地址，保存architectu re ID。
(3)如果在ARM2以上的CPU中，用的是普通用戶模式 ，則昇到超級用戶模式，然后關中斷。
(4)分析LC0結構delta offset，判斷是否需要重載內核地址(r0存入偏移量 ，判斷r0是否為零)。
這里是否需要重載內核地址，我以為主要分析arch/arm /boot/Makefile、arch/arm/boot /compressed/Makefile
和arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in三個文件，主要看vmlinux.lds.in鏈接文件的主要段的位置，
LOAD_ADDR(_load_addr)＝0x300080 00，而對於TEXT_START(_text、_start )的位置只設為0，BSS_START(__bss_start )＝ALIGN(4)。
對於這樣的結果依賴於，對內核解壓的運行方式，也就是說 ，內核解壓前是在內存(RAM)中還是在FLASH上，
因為這里，我們的BOOTLOADER將壓縮內核 (zImage)移到了RAM的0x30008000位置 ，我們的壓縮內核是在內存(RAM)從0x30008000地址開 始順序排列，
因此我們的r0獲得的偏移量是載入地址(0x30008000 )。
接下來的工作是要把內核鏡像的相對地址轉化為內存的物理地址 ，即重載內核地址。
(5)需要重載內核地址，將r0的偏移量加到BSS region和GOT table中。
(6)清空bss堆棧空間r2－r3。
(7)建立C程序運行需要的緩存，並賦於64K的棧空間。
(8)這時r2是緩存的結束地址，r4是kernel的最后執行地 址，r5是kernel境象文件的開始地址。檢查是否地址有沖突。
將r5等於r2，使decompress后的kernel地址就 在64K的棧之后。
(9)調用文件misc.c的函數decompress _kernel()，解壓內核於緩存結束的地方(r2地址之后) 。此時各寄存器值有如下變化：
r0為解壓后kernel的大小
r4為kernel執行時的地址
r5為解壓后kernel的起始地址
r6為CPU類型值(processor ID)
r7為系統類型值(architecture ID)
(10)將reloc_start代碼拷貝之kernel之后 (r5+r0之后)，首先清除緩存，而后執行reloc _start。
(11)reloc_start將r5開始的kernel重載於r 4地址處。
(12)清除cache內容，關閉cache，將r7中archi tecture ID賦於r1，執行r4開始的kernel代碼。
下面簡單介紹一下解壓縮過程，也就是函數decompress _kernel實現的功能：
解壓縮代碼位於kernel/lib/inflate.c ，inflate.c是從gzip源程序中分離出來的 。包含了一些對全局數據的直接引用。
在使用時需要直接嵌入到代碼中。gzip壓縮文件時總是在前32K 字節的範圍內尋找重復的字符串進行編碼，
在解壓時需要一個至少為32K字節的解壓緩沖區，它定義為wind ow[WSIZE]。inflate.c使用get_byte( )讀取輸入文件，
它被定義成宏來提高效率。輸入緩沖區指針必須定義為inptr ，inflate.c中對之有減量操作。inflate .c調用flush_window()
來輸出window緩沖區中的解壓出的字節串，每次輸出長度用ou tcnt變量表示。在flush_window()中，還必
須對輸出字節串計算CRC並且刷新crc變量。在調用gunzip ()開始解壓之前，調用makecrc()初始化CRC計算表。
最后gunzip()返回0表示解壓成功。
我們在內核啟動的開始都會看到這樣的輸出：
Uncompressing Linux...done, booting the kernel.
這也是由decompress_kernel函數內部輸出的 ，它調用了puts()輸出字符串，
puts是在kernel/include/asm-arm /arch-s3c2410/uncompress.h中實現的。
執行完解壓過程，再返回到head.S中，啟動內核：
call_kernel: bl cache_clean_flush
bl cache_off
mov r0, #0
mov r1, r7 @ restore architecture number
mov pc, r4 @ call kernel
下面就開始真正的內核了。
linux2.6 啟動傳遞命令行分析
內核在啟動時可以傳遞一個字符串命令行，來控制內核啟動的過程 ，例如：
"console=ttyS2,115200
[email=mem=64M@0xA0000000]mem=64M@0xA0000000[/email]
"
這里指定了控制台是串口2，波特率是115200 ，內存大小是64M，物理基地址是0xA0000000。
另外我們可以在內核中定義一些全局變量，使用這些全局變量控制內核 的配置，例如usb驅動中定義了
static int nousb; /* Disable USB when built into kernel image */
這個變量為1，則整個usb驅動不初始化，如果想將其置1 ，可在字符串命令行中添加nousb=1。
在操作該變量之前，還要讓系統知道該變量，方法是：
__module_param_call("",nousb ,param_set_bool,param_get_bool ,&nousb,0444);
__module_param_call這個宏定義在kernel \include\linux\moduleparam.h
原型如下：
#define __module_param_call(prefix, name, set, get, arg, perm) \
static char __param_str_##name[] = prefix #name; \
static struct kernel_param const __param_##name \
__attribute_used__ \
__attribute__ ((unused,__section__ ("__param"),aligned(sizeof(void *)))) \
= { __param_str_##name, perm, set, get, arg }
它定義了一個kernel_param類型的變量 ，這個變量被放到了段__param，
kernel_param結構體的定義是：
struct kernel_param {
const char *name;
unsigned int perm;
param_set_fn set;
param_get_fn get;
void *arg;
};
__param這個段的聲明有些平台是在arch/../.. /vmlinux.lds.S，而大多數平台是放到
kernel\include\asm-generic \vmlinux.lds.h中，定義如下：
__param : AT(ADDR(__param) - LOAD_OFFSET) { \
VMLINUX_SYMBOL(__start__ _param) = .; \
*(__param) \
VMLINUX_SYMBOL(__stop__ _param) = .; \
}
內核啟動時就會對字符串命令進行解析，在kernel\init \main.c中，內核啟動函數start_kernel中
對外部數組進行了聲明：
extern struct kernel_param __start___param[], __stop___param[];
然后調用函數parse_args對數組進行解析：
parse_args("Booting kernel", command_line, __start___param,
__stop___param - __start___param,
&unknown_bootoption);
其中command_line就是要解析的字符串命令行 ，unknown_bootoption是函數指針 ，它用來獲取指定參數的=右邊的值。
parse_args就會在數組中找到和nousb名稱一樣的ke rnel_param變量，並調用它的set函數對其進行付值。
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