System.map、vmlinuz、initrd.img的產生和作用

System.map、vmlinuz、initrd.img的產生和作用
from: http://blog.chinaunix.net/u2/64845/showart_510751.html

光碟安裝，vmlinuz和initrd.img載入核心的兩個檔案

一、vmlinuz
1.vmlinuz是可引導的、壓縮的核心。“vm”代表“Virtual Memory”。Linux
支援虛擬記憶體，不像老的作業系統比如DOS有640KB記憶體的限制。Linux能夠使用硬碟空間作為虛擬記憶體，因此得名“vm”。vmlinuz是可執行的Linux核心，它位於/boot/vmlinuz，它一般是一個軟連結，比如圖中是vmlinuz-2.4.7-10的軟連結。
vmlinuz的建立有兩種方式。一是編譯核心時透過“make zImage”建立，然後透過:“cp
/usr/src/linux-2.4/arch/i386/linux/boot/zImage/boot/vmlinuz”產生。zImage適用於
小核心的情況，它的存在是為了向後的相容性。

2.是核心編譯時透過命令make
bzImage建立，然後透過:“cp/usr/src/linux-2.4/arch/i386/linux/boot/bzImage
/boot/vmlinuz”產生。bzImage是壓縮的核心映像，需要注意，bzImage不是用bzip2壓縮的，bzImage中的bz容易引起誤解，bz表示“big zImage”。 bzImage中的b是“big”意思。

zImage(vmlinuz)和bzImage(vmlinuz)都是用gzip壓縮的。它們不僅是一個壓縮檔案，而且在這兩個檔案的開頭部分內嵌有 gzip解壓縮程式碼。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。核心檔案中包含一個微型的gzip用於解壓縮核心並引導它。兩者的不同之處在於，老的zImage解壓縮核心到低端記憶體(第一個640K)，
bzImage解壓縮核心到高階記憶體(1M以上)。如果核心比較小，那麼可以採用zImage或bzImage之一，兩種方式引導的系統執行時是相同的。

大的核心採用bzImage，不能採用zImage。vmlinux是未壓縮的核心，vmlinuz是vmlinux的壓縮檔案。
二、initrd-x.x.x.img
initrd是“initial ramdisk”的簡寫。initrd一般被用來臨時的引導硬體到實際核心vmlinuz能夠接管並繼續引導的狀態。圖中的initrd-2.4.7- 10.img主要是用於載入ext3等檔案系統及scsi裝置的驅動。比如，使用的是scsi硬碟，而核心vmlinuz中並沒有這個scsi硬體的驅動，那麼在裝入scsi模組之前，核心不能載入根檔案系統，但
scsi模組儲存在根檔案系統的/lib/modules下。為了解決這個問題，可以引導一個能夠讀實際核心的initrd核心並用initrd修正 scsi引導問題。initrd-2.6.20-1.img是用gzip壓縮的檔案，initrd實現載入一些模組和安裝檔案系統等功能。

initrd映象檔案是使用mkinitrd建立的。mkinitrd實用程式能夠建立initrd映象檔案。這個命令是RedHat專有的。其它

Linux發行版或許有相應的命令。這是個很方便的實用程式。具體情況請看幫助:man mkinitrd下面的命令建立initrd映象檔案。

　　initrd是linux在系統引導過程中使用的一個臨時的根檔案系統，用來支援兩階段的引導過程。

　　直白一點，initrd就是一個帶有根檔案系統的虛擬RAM盤，裡面包含了根目錄‘/’，以及其他的目錄，比如：bin，dev，proc，sbin，sys等linux啟動時必須的目錄，以及在bin目錄下加入了一下必須的可執行命令。

PC或者伺服器linux核心使用這個initrd來掛載真正的根檔案系統，然後將此initrd從記憶體中卸掉，這種情況下initrd其實就是一個過渡使用的東西。在現在的許多簡單嵌入式linux中一般是不解除安裝這個initrd的，而是直接將其作為根檔案系統使用，在這之前就需要把所需要的程式，命令還有其它檔案都安裝到這個檔案系統中。其實現在的大多數嵌入式系統也是有自己的磁碟的，所以，initrd在現在大多數的嵌入式系統中也和一般的linux中的作用一樣只是起過渡使用。

　　Initrd的引導過程：‘第二階段載入程式’，常用的是grub將核心解壓縮並複製到記憶體中，然後核心接管了CPU開始執行，然後核心呼叫init()函式，注意，此init函式並不是後來的init程式！！！然後核心呼叫函式 initrd_load()來在記憶體中載入initrd根檔案系統。Initrd_load()函式又呼叫了一些其他的函式來為RAM磁碟分配空間，並計算CRC等操作。然後對RAM磁碟進行解壓，並將其載入到記憶體中。現在，記憶體中就有了initrd的映象。

　　然後核心會呼叫mount_root()函式來建立真正的根分割槽檔案系統，然後呼叫sys_mount()函式來載入真正的根檔案系統，然後chdir到這個真正的根檔案系統中。

　　最後，init函式呼叫run_init_process函式，利用execve來啟動init程式，從而進入 init的執行過程。


三、System.map

核心符號對映表，顧名思義就是將核心中的符號（也就是核心中的函式）和它的地址能聯絡起來的一個列表。是所有符號及其對應地址的一個列表。之所以這樣就使為了使用者程式設計方便，直接使用函式符號就可以了，而不用去記要使用函式的地址。　　當你編譯一個新核心時，原來的System.map中的符號資訊就不正確了。隨著每次核心的編譯，就會產生一個新的 System.map檔案，並且需要用該檔案取代原來的檔案

System.map是一個特定核心的核心符號表。它是你當前執行的核心的System.map的連結。
核心符號表是怎麼建立的呢? System.map是由“nm vmlinux”產生並且不相關的符號被濾出。


下面是System.map檔案的一部分:
c0100000 A _text
c0100000 t startup_32
c01000a5 t checkCPUtype
c0100133 t is486
c0100142 t is386
c010018c t L6
c010018e t ready
c010018f t check_x87
c01001b6 t setup_idt
c01001d3 t rp_sidt
c01001e0 T stack_start
c01001e8 t int_msg
c01001fc t ignore_int
c010021e T idt_descr
c0100224 T cpu_gdt_descr
c0101000 T swapper_pg_dir
c0102000 T pg0
c0103000 T pg1
c0104000 T empty_zero_page
c0105000 T _stext
在進行程式設計時，會命名一些變數名或函式名之類的符號。Linux核心是一個很複雜的程式碼塊，有許許多多的全域性符號。
Linux核心不使用符號名，而是透過變數或函式的地址來識別變數或函式名。比如不是使用size_t BytesRead這樣的符號，而是像c0343f20這樣引用這個變數。
對於使用計算機的人來說，更喜歡使用那些像size_t BytesRead這樣的名字，而不喜歡像c0343f20這樣的名字。核心主要是用c寫的，所以編譯器/聯結器允許我們編碼時使用符號名，當核心執行時使用地址。
然而，在有的情況下，我們需要知道符號的地址，或者需要知道地址對應的符號。這由符號表來完成，符號表是所有符號連同它們的地址的列表。上圖就是一個核心符號表，由上圖可知變數名checkCPUtype在核心地址c01000a5。
Linux 符號表使用到2個檔案:
/proc/ksyms
System.map

/proc/ksyms是一個“proc file”，在核心引導時建立。實際上，它並不真正的是一個檔案，它只不過是核心資料的表示，卻給人們是一個磁碟檔案的假象，這從它的檔案大小是0可以看出來。然而，System.map是存在於你的檔案系統上的實際檔案。
當你編譯一個新核心時，各個符號名的地址要發生變化，你的老的System.map具有的是錯誤的符號資訊。每次核心編譯時產生一個新的 System.map，你應當用新的System.map來取代老的System.map。
雖然核心本身並不真正使用System.map，但其它程式比如klogd，lsof和ps等軟體需要一個正確的System.map。如果你使用錯誤的或沒有System.map，klogd的輸出將是不可靠的，這對於排除程式故障會帶來困難。沒有System.map，你可能會面臨一些令人煩惱的提示資訊。
另外少數驅動需要System.map來解析符號，沒有為你當前執行的特定核心建立的System.map它們就不能正常工作。
Linux的核心日誌守護程式klogd為了執行名稱-地址解析，klogd需要使用System.map。System.map應當放在使用它的軟體能夠找到它的地方。執行:manklogd可知，如果沒有將System.map作為一個變數的位置給klogd，那麼它將按照下面的順序，在三個地方查詢 System.map:
/boot/System.map
/System.map
/usr/src/linux/System.map

System.map也有版本資訊，klogd能夠智慧地查詢正確的映象(map)檔案。