Linux服務器內核編譯基礎

--幾個重要的RedHat Linux內核文件介紹
　　在網絡中，不少服務器采用的是Linux系統。為了進一步提高服務器的性能，可能需要根據特定的硬件及需求重新編譯Linux內核。編譯Linux內核，需要根據規定的步驟進行，編譯內核過程中涉及到幾個重要的文件。比如對于RedHat Linux，在/boot目錄下有一些與Linux內核有關的文件，進入/boot執行：ls –l。編譯過RedHat Linux內核的人對其中的System.map 、vmlinuz、initrd-2.4.7-10.img印象可能比較深刻，因為編譯內核過程中涉及到這些文件的建立等操作。那么這幾個文件是怎么產生的？又有什么作用呢？本文對此做些介紹。

一、vmlinuz

　　vmlinuz是可引導的、壓縮的內核。“vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虛擬內存，不像老的操作系統比如DOS有640KB內存的限制。Linux能夠使用硬盤空間作為虛擬內存，因此得名“vm”。vmlinuz是可執行的Linux內核，它位于/boot/vmlinuz，它一般是一個軟鏈接。

　　vmlinuz的建立有兩種方式。一是編譯內核時通過“make zImage”創建，然后通過：

　　“cp /usr/src/linux-2.4/arch/i386/linux/boot/zImage /boot/vmlinuz”產生。zImage適用于小內核的情況，它的存在是為了向后的兼容性。二是內核編譯時通過命令make bzImage創建，然后通過：“cp /usr/src/linux-2.4/arch/i386/linux/boot/bzImage /boot/vmlinuz”產生。bzImage是壓縮的內核映像，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文件，而且在這兩個文件的開頭部分內嵌有gzip解壓縮代碼。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。

　　內核文件中包含一個微型的gzip用于解壓縮內核并引導它。兩者的不同之處在于，老的zImage解壓縮內核到低端內存（第一個640K），bzImage解壓縮內核到高端內存（1M以上）。如果內核比較小，那么可以采用zImage 或bzImage之一，兩種方式引導的系統運行時是相同的。大的內核采用bzImage，不能采用zImage。

　　vmlinux是未壓縮的內核，vmlinuz是vmlinux的壓縮文件。

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件到實際內核vmlinuz能夠接管并繼續引導的狀態。比如，使用的是scsi硬盤，而內核vmlinuz中并沒有這個scsi硬件的驅動，那么在裝入scsi模塊之前，內核不能加載根文件系統，但scsi模塊存儲在根文件系統的/lib/modules下。為了解決這個問題，可以引導一個能夠讀實際內核的initrd內核并用initrd修正scsi引導問題。initrd-2.4.7-10.img是用gzip壓縮的文件，下面來看一看這個文件的內容。



　　initrd實現加載一些模塊和安裝文件系統等。

　　initrd映象文件是使用mkinitrd創建的。mkinitrd實用程序能夠創建initrd映象文件。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序。具體情況請看幫助：man mkinitrd

　　下面的命令創建initrd映象文件：

三、 System.map

　　System.map是一個特定內核的內核符號表。它是你當前運行的內核的System.map的鏈接。

　　內核符號表是怎么創建的呢? System.map是由“nm vmlinux”產生并且不相關的符號被濾出。對于本文中的例子，編譯內核時，System.map創建在/usr/src/linux-2.4/System.map。像下面這樣：

　　nm /boot/vmlinux-2.4.7-10 > System.map

　　下面幾行來自/usr/src/linux-2.4/Makefile：

　　nm vmlinux | grep -v '(compiled)|(.o$$)|( [aUw] )|(..ng$$)|(LASH[RL]DI)' | sort > System.map

　　然后復制到/boot:

　　cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.map-2.4.7-10

　　在進行程序設計時，會命名一些變量名或函數名之類的符號。Linux內核是一個很復雜的代碼塊，有許許多多的全局符號。

　　Linux內核不使用符號名，而是通過變量或函數的地址來識別變量或函數名。比如不是使用size_t BytesRead這樣的符號，而是像c0343f20這樣引用這個變量。

　　對于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。內核主要是用c寫的，所以編譯器/連接器允許我們編碼時使用符號名，當內核運行時使用地址。

　　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。Linux 符號表使用到2個文件：

　　/proc/ksyms

　　System.map

　　/proc/ksyms是一個“proc file”，在內核引導時創建。實際上，它并不真正的是一個文件，它只不過是內核數據的表示，卻給人們是一個磁盤文件的假象，這從它的文件大小是0可以看出來。然而，System.map是存在于你的文件系統上的實際文件。當你編譯一個新內核時，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信息。每次內核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。

　　雖然內核本身并不真正使用System.map，但其它程序比如klogd， lsof和ps等軟件需要一個正確的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，這對于排除程序故障會帶來困難。沒有System.map，你可能會面臨一些令人煩惱的提示信息。

　　另外少數驅動需要System.map來解析符號，沒有為你當前運行的特定內核創建的System.map它們就不能正常工作。

　　Linux的內核日志守護進程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件能夠找到它的地方。執行：man klogd可知，如果沒有將System.map作為一個變量的位置給klogd，那么它將按照下面的順序，在三個地方查找System.map：

　　/boot/System.map

　　/System.map

　　/usr/src/linux/System.map

　　System.map也有版本信息，klogd能夠智能地查找正確的映象（map）文件。

　　ccidnet