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Linux的初始内核自解压分析(一)
2014-11-24 01:34:44 来源: 作者: 【 】 浏览:6
Tags:Linux 初始 内核 解压 分析

  概述


  1)Linux的初始内核映象以gzip压缩文件的格式存放在zImage或bzImage之中,内核的自举代码将它解压到1M内存开始处.在内核初始化时, 如果加载了压缩的initrd映象, 内核会将它解压到内存盘中,这两处解压过程都使用了lib/inflate.c文件.


  2)inflate.c是从gzip源程序中分离出来的, 包含了一些对全局数据的直接引用,在使用时需要直接嵌入到代码中.gzip压缩文件时总是在前32K字节的范围内寻找重复的字符串进行编码,在解压时需要一个至少为32K字节的解压缓冲区,它定义为window[WSIZE].inflate.c使用get_byte()读取输入文件,它被定义成宏来提高效率.输入缓冲区指针必须定义为inptr, inflate.c中对之有减量操作.inflate.c调用flush_window()来输出window缓冲区中的解压出的字节串,每次输出长度用outcnt变量表示.在flush_window()中, 还必须对输出字节串计算CRC并且刷新crc变量. 在调用gunzip()开始解压之前,调用makecrc()初始化CRC计算表. 最后gunzip()返回0表示解压成功.


  3)zImage或bzImage由16位引导代码和32位内核自解压映象两个部分组成. 对于zImage,内核自解压映象被加载到物理地址0x1000, 内核被解压到1M的部位. 对于bzImage,内核自解压映象被加载到1M开始的地方,内核被解压为两个片段,一个起始于物理地址0x2000-0x90000,另一个起始于高端解压映象之后,离1M开始处不小于低端片段最大长度的区域. 解压完成后,这两个片段被合并到1M的起始位置.
  解压根内存盘映象文件的代码
  --------------------------
  ; drivers/block/rd.c
  #ifdef BUILD_CRAMDISK
  
  #define OF(args) args ; 用于函数原型声明的宏
  #ifndef memzero
  #define memzero(s, n) memset ((s), 0, (n))
  #endif
  typedef unsigned char uch; 定义inflate.c所使用的3种数据类型
  typedef unsigned short ush;
  typedef unsigned long ulg;
  #define INBUFSIZ 4096 用户输入缓冲区尺寸
  #define WSIZE 0x8000
  
  static uch *inbuf; 用户输入缓冲区,与inflate.c无关
  static uch *window; 解压窗口
  static unsigned insize;
  static unsigned inptr;
  static unsigned outcnt;
  static int exit_code;
  static long bytes_out; 总解压输出长度,与inflate.c无关
  static struct file *crd_infp, *crd_outfp;
  #define get_byte() (inptr
   一些调试宏
  #define Assert(cond,msg)
  #define Trace(x)
  #define Tracev(x)
  #define Tracevv(x)
  #define Tracec(c,x)
  #define Tracecv(c,x)
  #define STATIC static
  static int fill_inbuf(void);
  static void flush_window(void);
  static void *malloc(int size);
  static void free(void *where);
  static void error(char *m);
  static void gzip_mark(void **);
  static void gzip_release(void **);
  #include "../../lib/inflate.c"
  static void __init *malloc(int size)
  {
  return kmalloc(size, GFP_KERNEL);
  }
  static void __init free(void *where)
  {
  kfree(where);
  }
  static void __init gzip_mark(void **ptr)
  {
  ; 读取用户一个标记
  }
  static void __init gzip_release(void **ptr)
  {
  ; 归还用户标记
  }
  
  static int __init fill_inbuf(void) 填充输入缓冲区
  {
  if (exit_code) return -1;
  insize = crd_infp->f_op->read(crd_infp, inbuf, INBUFSIZ,
  if (insize == 0) return -1;
  inptr = 1;
  return inbuf[0];
  }
  
  static void __init flush_window(void) 输出window缓冲区中outcnt个字节串
  {
  ulg c = crc;
  unsigned n;
  uch *in, ch;
  crd_outfp->f_op->write(crd_outfp, window, outcnt,
  in = window;
  for (n = 0; n ch = *in++;
  c = crc_32_tab[((int)c ^ ch) 0xff] ^ (c >> 8); 计算输出串的CRC
  }
  crc = c;
  bytes_out += (ulg)outcnt; 刷新总字节数
  outcnt = 0;
  }
  static void __init error(char *x) 解压出错调用的函数
  {
  printk(KERN_ERR "%s", x);
  exit_code = 1;
  }
  static int __init
  crd_load(struct file * fp, struct file *outfp)
  {
  int result;
  insize = 0;
  inptr = 0;
  outcnt = 0;
  exit_code = 0;
  bytes_out = 0;
  crc = (ulg)0xffffffffL;
  crd_infp = fp;
  crd_outfp = outfp;
  inbuf = kmalloc(INBUFSIZ, GFP_KERNEL);
  if (inbuf == 0) {
  printk(KERN_ERR "RAMDISK: Couldn't allocate gzip buffer\n");
  return -1;
  }
  window = kmalloc(WSIZE, GFP_KERNEL);
  if (window == 0) {
  printk(KERN_ERR "RAMDISK: Couldn't allocate gzip window\n");
  kfree(inbuf);
  return -1;
  }
  makecrc();
  result = gunzip();
  kfree(inbuf);
  kfree(window);
  return result;
  }
  #endif
  32位内核自解压代码
  ------------------
  ; arch/i386/boot/compressed/head.S
  .text
  #include ·
  #include
  .globl startup_32 对于zImage该入口地址为0x1000; 对于bzImage为0x101000
  startup_32:
  cld
  cli
  movl $(__KERNEL_DS),%eax
  movl %eax,%ds
  movl %eax,%es
  movl %eax,%fs
  movl %eax

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