linux2.4启动分析(1)---内核启动地址的确定 vmlinux LOAD_ADDR ZRELADDR

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#linux #wildcard #makefile #flash #output #脚本

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本文详细解析了Linux内核在ARM架构下的启动地址设置，包括虚拟地址与物理地址的区别，以及不同配置下启动地址的变化。同时介绍了vmlinux与zImage的生成过程。

http://blog.chinaunix.net/u/31100/showart_244622.html

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Author: taoyuetao
Email: tao_yuetao@yahoo.com.cn
Blog: taoyuetao.cublog.cn

2006-11-03

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内核编译链接过程是依靠vmlinux.lds文件，以arm为例vmlinux.lds文件位于kernel/arch/arm/vmlinux.lds，
但是该文件是由vmlinux-armv.lds.in生成的，根据编译选项的不同源文件还可以是vmlinux-armo.lds.in，
vmlinux-armv-xip.lds.in。

vmlinux-armv.lds的生成过程在kernel/arch/arm/Makefile中

(在2.6中没有找到这个,在/arch/arm/boot/Makefile)

LDSCRIPT = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in

arch/arm/vmlinux.lds: arch/arm/Makefile $(LDSCRIPT) /
$(wildcard include/config/cpu/32.h) /
$(wildcard include/config/cpu/26.h) /
$(wildcard include/config/arch/*.h)
@echo ' Generating $@'
@sed 's/TEXTADDR/$(TEXTADDR)/;s/DATAADDR/$(DATAADDR)/' $(LDSCRIPT) >$@

vmlinux-armv.lds.in文件的内容：

OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(stext)
SECTIONS
{
    . = TEXTADDR;
    .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 = .;
    }

其中TEXTADDR就是内核启动的虚拟地址，定义在kernel/arch/arm/Makefile中：
ifeq ($(CONFIG_CPU_32),y)
PROCESSOR    = armv
TEXTADDR     = 0xC0008000
LDSCRIPT     = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in
endif
需要注意的是这里是虚拟地址而不是物理地址。

一般情况下都在生成vmlinux后，再对内核进行压缩成为zImage，压缩的目录是kernel/arch/arm/boot。
下载到flash中的是压缩后的zImage文件，zImage是由压缩后的vmlinux和解压缩程序组成，如下图所示：

            |-----------------|/    |-----------------|
            |                    | /   |                    |
            |                    | / | decompress code |
            |     vmlinux        / |-----------------|    zImage
            |                    |    /|                    |
            |                    |     |                    |
            |                    |     |                    |
            |                |     |                    |
            |                |    /|-----------------|
            |                |   /
            |                | /
            |                | /
            |-----------------|/

zImage链接脚本也叫做vmlinux.lds，位于kernel/arch/arm/boot/compressed。
是由同一目录下的vmlinux.lds.in文件生成的，内容如下：
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
   . = LOAD_ADDR;   //这个在2.6中已经去掉了
   _load_addr = .;    //也去掉

   . = TEXT_START;
   _text = .;

   .text : {
     _start = .;

其中LOAD_ADDR就是zImage中解压缩代码的ram偏移地址，TEXT_START是内核ram启动的偏移地址，这个地址是物理地址。
在kernel/arch/arm/boot/Makefile文件中定义了：
ZTEXTADDR   =0
ZRELADDR     = 0xa0008000 //这个在2.6中是makefile.boot定义

ZTEXTADDR就是解压缩代码的ram偏移地址，ZRELADDR是内核ram启动的偏移地址，这里看到指定ZTEXTADDR的地址为0，
明显是不正确的，因为我的平台上的ram起始地址是0xa0000000，在Makefile文件中看到了对该地址设置的几行注释：
# 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)
他的意识是如果是在ram中进行解压缩时，不用指定它在ram中的运行地址，如果是在flash中就必须指定他的地址。所以
这里将ZTEXTADDR指定为0，也就是没有真正指定地址。

在kernel/arch/arm/boot/compressed/Makefile文件有一行脚本：

SEDFLAGS = s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;s/BSS_START/$(ZBSSADDR)/

//2.6改为s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/BSS_START/$(ZBSSADDR)/

使得TEXT_START = ZTEXTADDR，LOAD_ADDR = ZRELADDR。

这样vmlinux.lds的生成过程如下：
vmlinux.lds:    vmlinux.lds.in Makefile $(TOPDIR)/arch/$(ARCH)/boot/Makefile $(TOPDIR)/.config
@sed "$(SEDFLAGS)" < vmlinux.lds.in > $@

以上就是我对内核启动地址的分析，总结一下内核启动地址的设置：
1、设置kernel/arch/arm/Makefile文件中的
   TEXTADDR     = 0xC0008000 //2.6暂时没找到
   内核启动的虚拟地址
2、设置kernel/arch/arm/boot/Makefile文件中的
   ZRELADDR     = 0xa0008000
   内核启动的物理地址
   如果需要从flash中启动还需要设置
   ZTEXTADDR地址。