1. Setup.bin

在內(nèi)核初始化時(shí)，需要一些信息，如顯示信息、內(nèi)存信息。這些信息由工作在實(shí)模式下的setup.bin通過(guò)bios獲取,保存在內(nèi)核中的變量boot_params，該變量是boot_pramas下的一個(gè)實(shí)例。

?

實(shí)模式：虛地址到實(shí)地址轉(zhuǎn)換：DS段寄存器左移4位與偏移地址相加，得到物理地址，最大尋址位是2的20次方，即1Mbyte?？蓪ぶ菲渲械娜我獾刂?，所有指令都相當(dāng)于工作在特權(quán)級(jí)，直接操作CPU的各種功能，沒(méi)有安全級(jí)別，沒(méi)有分頁(yè)功能，沒(méi)有虛擬地址的概念，只有物理地址。各種寄存器的位寬基本上是16位的（段寄存器為20位）。

保護(hù)模式：虛地址到實(shí)地址轉(zhuǎn)換經(jīng)過(guò)MMU（內(nèi)存管理單元），內(nèi)存管理采用段式+頁(yè)式的方式，最大尋址位2的32次方，即4G。操作系統(tǒng)工作在最高優(yōu)先級(jí)0上，應(yīng)用程序則運(yùn)行在較低優(yōu)先級(jí)。各種寄存器的位寬基本上都是32位的，但是可以兼容同名的16位寄存器，兼容實(shí)地址模式，即實(shí)地址模式的程序無(wú)需再編譯即可跑在保護(hù)模式下。

?

linux-4.4.153\arch\x86\include\uapi\asm\bootparam.h

linux-4.4.153\arch\x86\boot\video.c

store_video_mode調(diào)用函數(shù)intcall獲取顯示方面信息，保存在screen_info

intcall是調(diào)用bios中斷的封裝

0x10是bios提供的顯示服務(wù)的中斷號(hào)

查看/linux-4.4.153/arch/x86/boot/bioscall.s

al是低8位寄存器

比較寄存器%al的值和標(biāo)號(hào)3處所占用的1字節(jié)

相等則跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)1

否則將寄存器%al的值復(fù)制到標(biāo)號(hào)3處的1個(gè)字節(jié)的空間

再跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)1

????????隨著新的bios的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，尤其是efi的出現(xiàn)，為了支持新標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)新的32位啟動(dòng)協(xié)議。在新協(xié)議下，由bootloader實(shí)現(xiàn)收集這些信息，內(nèi)核啟動(dòng)不用運(yùn)行setup.bin，直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的保護(hù)模式。

????????setup.bin另一個(gè)重要的功能就是負(fù)責(zé)在內(nèi)核和bootloader之間傳遞信息。在加載內(nèi)核的時(shí)候，bootloader需要從setup.bin中獲取內(nèi)核是否可重定位、內(nèi)核對(duì)齊的要求、內(nèi)核建議的加載地址。所以在構(gòu)建映像的時(shí)候，內(nèi)核需要用到這些信息，setup.bin還不能被放棄。

2. 內(nèi)核非壓縮部分

????????內(nèi)核保護(hù)模式部分是經(jīng)過(guò)壓縮的，運(yùn)行前需要解壓縮。

????????內(nèi)核在構(gòu)建的時(shí)候壓縮了自己，解壓縮的時(shí)候也要由內(nèi)核自己完成

????????內(nèi)核在壓縮鏡像外圍添加一些非壓縮代碼，bootloader在加載內(nèi)核映像的時(shí)候跳轉(zhuǎn)至非壓縮部分。這些指令直接送給cpu，負(fù)責(zé)解壓內(nèi)核的壓縮部分。

????????非壓縮部分還負(fù)責(zé)內(nèi)核重定位。

????????內(nèi)核非壓縮部分工作在保護(hù)模式下，占用內(nèi)存在完成使命后被釋放。

3. Vmlinux

????????在編譯的時(shí)候，kbuild分別構(gòu)建內(nèi)核各個(gè)子目錄中的目標(biāo)文件，將他們鏈接為vmlinux。為了縮小內(nèi)核體積，kbuild刪除了vmlinux中的一些不必要的信息，將其命名為vmlinux.bin，最后將vmlinux.bin壓縮為vmlinux.bin.gz。默認(rèn)情況下內(nèi)核使用gzip壓縮。

4. 映像的格式

????????bin是binary的縮寫，表示文件格式是裸二進(jìn)制。

????????Linux在host environment模式二進(jìn)制文件是ELF格式，操作系統(tǒng)也提供ELF文件的加載器。但是，操作系統(tǒng)本身工作在freestanding environment下。

????????內(nèi)核版本從2.6開(kāi)始內(nèi)核的壓縮部分，即vmlinux采用了ELF格式。

????????在內(nèi)核解壓鏡像后，會(huì)跳轉(zhuǎn)到解壓映像的開(kāi)頭執(zhí)行。ELF文件開(kāi)頭是ELF文件頭。因此需要一個(gè)ELF加載器來(lái)加載ELF頭部。

????????內(nèi)核非壓縮部分調(diào)用函數(shù)decompress解壓內(nèi)核后，調(diào)用parse_elf處理ELF格式的內(nèi)核映像。

linux-4.4.153\arch\x86\boot\compressed\misc.c

????????在ELF中存放代碼和數(shù)據(jù)段的類型是PT_LOAD

????????在函數(shù)prase_elf中，對(duì)于類型是PT_LOAD的段，按照program headers中的信息，將他們移動(dòng)到鏈接時(shí)指定的物理地址處，即p_paddr，若內(nèi)核是可重定位的，還要考慮內(nèi)核實(shí)際加載地址和編譯時(shí)指定的加載地址的差值。

????????若bootloader不是”the Xen domain builder”，可以不要保留內(nèi)核的壓縮部分為ELF格式，并且略去啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行的prase_elf操作。

1.?將壓縮部分鏈接為裸二進(jìn)制格式

將傳遞給命令objdump的參數(shù)追加-O binary

linux-4.4.153/arch/x86/boot/compressed/Makefile

1.?注釋掉prase_elf

linux-4.4.153\arch\x86\boot\compressed\misc.c