摘要：

簡述幾種常用的內(nèi)核鏡像文件：vmlinux、Image、zImage、bzImage、uImage、bootpImage、XIPImage等等。

0、前言

《先讓代碼跑起來》一文曾介紹如何編譯Linux kernel，基本上包含4個(gè)步驟：

• 配置內(nèi)核：使用make menuconfig等命令進(jìn)行內(nèi)核配置，在內(nèi)核配置中，需要選擇需要編譯進(jìn)內(nèi)核的驅(qū)動程序，文件系統(tǒng)等選項(xiàng)，并選擇適合目標(biāo)系統(tǒng)的架構(gòu)。
• 編譯內(nèi)核：使用make命令進(jìn)行源碼編譯。在編譯時(shí)需要制定編譯架構(gòu)和交叉編譯工具鏈等參數(shù)。
• 生成鏡像文件：以生成zImage為例：使用make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- zImage命令生成zImage。
• 復(fù)制鏡像文件到目標(biāo)系統(tǒng)：將生成的Image文件通過網(wǎng)絡(luò)或SD卡等方式復(fù)制到目標(biāo)系統(tǒng)中。

接下來，我們就簡單了解一下幾種常見的內(nèi)核鏡像文件。

1、前言

1.1 vmlinux

vmlinux是linux內(nèi)核編譯后得到的elf格式的文件，它包含了linux內(nèi)核所有的代碼和符號表信息，但不包含文件系統(tǒng)和驅(qū)動模塊等。

它是編譯Linux內(nèi)核源碼得到的最原始的內(nèi)核鏡像文件，沒有經(jīng)過壓縮，因此，它通常比較大，一般達(dá)到幾十到一百多兆。

該鏡像可用于定位內(nèi)核問題，但是不能直接引導(dǎo)Linux系統(tǒng)啟動。

使用file命令可以查看vmlinux的格式：

上圖可知，vmlinux是elf格式文件，所以我們也可以使用readelf查看其頭部信息：

1.2 Image

Image是在Linux內(nèi)核編譯時(shí)，使用objcopy去掉vmlinux中的一些符號表等信息后，生成的僅包含可執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)據(jù)的內(nèi)核鏡像。

$(obj)/Image: vmlinux FORCE
    $(call if_changed,objcopy)

Image是一個(gè)可引導(dǎo)的內(nèi)核鏡像文件，它包含了Linux內(nèi)核和一些啟動參數(shù)，所以可直接引導(dǎo)Linux啟動。

不過Image沒有經(jīng)過壓縮（it is Uncompressed kernel image），因此也比較大。

1.3 zImage

zImage is Compressed kernel image，是內(nèi)核的一種壓縮形式，它是將vmlinux文件使用gzip壓縮算法進(jìn)行壓縮得到的。

$(obj)/zImage:    $(obj)/compressed/vmlinux FORCE
    $(call if_changed,objcopy)

該鏡像一般作為uboot的引導(dǎo)鏡像文件，它支持32位和64位CPU，但是它只能被加載到內(nèi)存地址低于16MB的位置。

生成zImage的命令在前言也提到過：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- zImage

需要注意的是，zImage只是一個(gè)可引導(dǎo)的內(nèi)核鏡像，如果要運(yùn)行完整的Linux系統(tǒng)，還需要加載文件系統(tǒng)、設(shè)備樹等組件。

1.4 bzImage

bzImage即big Image, 格式與zImage類似，它是通過Linux內(nèi)核源碼編譯得到的vmlinux文件使用xz壓縮算法得到的。

它支持32位和64位CPU，而且可以被加載到內(nèi)存地址高于16M的位置，相比于zImage，bzImage可以支持更大的內(nèi)核。

同樣需要注意的是，bzImage只是一個(gè)可引導(dǎo)的內(nèi)核鏡像，如果要運(yùn)行完整的Linux系統(tǒng)，還需要加載文件系統(tǒng)、設(shè)備樹等組件。

1.5 uImage

uImage is uboot wrapped zImage，是用于嵌入式系統(tǒng)的Linux內(nèi)核鏡像文件，它是經(jīng)過壓縮和打包的。

$(obj)/uImage:    $(obj)/zImage FORCE
    @$(check_for_multiple_loadaddr)
    $(call if_changed,uimage)

它支持多種CPU架構(gòu)和平臺，可以被加載到ROM、flash或者SD卡等存儲設(shè)備中。

通常來講，uImage是較老版本uboot用的引導(dǎo)鏡像文件，它是使用mkimage工具得到的，是在zImage前增加了一個(gè)64字節(jié)的頭，這個(gè)頭里面描述了內(nèi)核版本號、編譯時(shí)間、鏡像文件類型、加載位置等信息。

現(xiàn)在的uboot都已經(jīng)支持了zImage的啟動，所以逐漸很少使用到uImage了。

既然它是基于zImage生成的，那么它如果要運(yùn)行完整的Linux系統(tǒng)，還需要加載文件系統(tǒng)、設(shè)備樹等組件。

1.6 bootpImage

bootpImage是一種用于網(wǎng)絡(luò)啟動的Linux內(nèi)核鏡像，它是通過將Linux內(nèi)核代碼編譯得到的vmlinux文件進(jìn)行壓縮和打包得到的。

在使用網(wǎng)絡(luò)啟動時(shí)需要將生成的bootpImage文件復(fù)制到TFTP服務(wù)器上。

$(obj)/bootpImage: $(obj)/bootp/bootp FORCE
    $(call if_changed,objcopy)

1.7 XIPImage

XIP（eXecute-In-Place）是一種內(nèi)核引導(dǎo)技術(shù)，它允許將內(nèi)核直接映射到屋里內(nèi)存中執(zhí)行（常用的是NorFlash），而不需要將內(nèi)核鏡像加載到RAM上。

$(obj)/xipImage: vmlinux FORCE
    $(call if_changed,mkxip)
    @$(kecho) '  Physical Address of xipImage: $(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR)'

XIPImage是一種用于XIP啟動的Linux內(nèi)核鏡像，它是通過將Linux內(nèi)核代碼編譯得到的vmlinux文件進(jìn)行壓縮和打包得到的。

上圖可知，若要編譯成xipImage，需要打開CONFIG_XIP_KERNEL宏。

1.7 其他鏡像

除了上述常見的鏡像類型外，根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求，還可以產(chǎn)生其他的鏡像類型，比如，Docker鏡像、虛擬機(jī)鏡像、Live CD鏡像等等。

2、鏡像生成過程概覽

鏡像生成過程概覽：