linux卡在grub_浅析GRUB如何加载Linuxkernel

前言

对于 GRUB 的加载流程&＃xff0c;网上绝大部分都是写对 menu.lst, grub.cfg 这些 GRUB 配置文件的编写流程&＃xff0c;就像是写脚本语言一样&＃xff0c;用些关键字就能让 PC机能正确启动桌面 Linux 了。但这只是 GRUB 的使用&＃xff0c;而不是GRUB的分析。

本来是没有想要探究 GRUB 的想法&＃xff0c;直到我在自制toy kernel 的学习中进入了 “虚拟内存管理”这一章节。很多介绍虚拟内存管理的时候都会说到 Linux 的内存管理&＃xff0c;Linux 内核会加载到系统 3G&＃xff5e;4G 的虚拟内存中, 但 GRUB 是没有开启虚拟内存的&＃xff0c;Linux 内核的加载是被谁&＃xff0c;又是如何加载相应段到 3G&＃xff5e;4G 区的呢。

分析 kernel

vmLinux

我们看下内核源码编译后的最原始文件 vmLinux。该文件是 ELF 文件&＃xff0c;使用 readelf 读下该文件的 Section header.

这里只截了几个段显示&＃xff0c;后面的段都类似. 可以看到这些需要加载的段的地址的确是在 0xC0000000 之后。但 vmLinux 并不是可引导的Linux 内核文件。

Linux启动的相关信息一般都在 &＃96;/boot&＃96; 下&＃xff0c;我们看下里面的内容.

可以看到 grub 文件夹&＃xff0c;grub 就是引导 Linux 进行启动的 bootloader&＃xff0c;我们看下 &＃96;/boot/grub/grub.cfg&＃96; 文件的内容。

menuentry &＃39;Linux Mint 17 {

recordfail

gfxmode $linux_gfx_mode

insmod gzio

insmod part_msdos

insmod ext2

set root&＃61;&＃39;hd0,msdos1&＃39;

linux /boot/vmlinuz-3.13.0-24-generic

initrd /boot/initrd.img-3.13.0-24-generic

}

带有 linux 的一行就指定了启动的内核&＃xff0c;可以看到不是 vmlinux 文件&＃xff0c;而是 vmlinuz 文件。

vmlinuz

搜索后可以看到 vmlinuz 是**可引导的&＃xff0c;压缩**的内核。 initrd 是"initial ramdisk" 的简写&＃xff0c;是临时的虚拟磁盘&＃xff0c;暂时不讨论。 因为我电脑上 vmlinuz 是64 bit的&＃xff0c;对 64bit不太了解&＃xff0c;所以找了个 32bit 的vmlinuz 文件来作解析。先试试&＃96;readelf&＃96;命令。

# readelf -S vmlinuz

readelf&＃xff1a;错误&＃xff1a; Unable to read in 0x7269 bytes of 节头

readelf&＃xff1a;错误&＃xff1a; 不是 ELF 文件 - 它开头的 magic 字节错误

不是 ELF 文件&＃xff0c; 那试试 &＃96;objdump&＃96; 吧。

# objdump -afh vmlinuz

objdump: vmlinuz: 不可识别的文件格式

还是不行。

这个时候之所以会相当用这些命令看 vmlinuz 文件的段信息&＃xff0c;因为在我的 toy kernel 中使用的是 ELF 文件&＃xff0c;而且是使用 grub 加载的&＃xff0c;对于 ELF 文件来说内部保护若干 section&＃xff0c; 执行时这些 section 必须要在特地的内存地址上. 使用 &＃96;readelf&＃96; 查看toy kernel 的 section header 信息如下.

可以看到 Addr 段就是内核运行时这些段在内存中的地址。而加载我的内核的 grub 的配置如下

title toy kernel

root (fd0)

kernel /zkernel

module /initrd

vmlinuz 之所以叫做压缩的内核&＃xff0c;是因为它是使用 gzip 压缩后得来&＃xff0c;而且不单单是个纯数据包&＃xff0c;在文件开头部分内嵌有 gzip 解压缩代码&＃xff0c;相当于"自解压"。我的内核需要由grub加载好相应的 section&＃xff0c; 但 vmlinuz 都读不出来段如何让 grub 加载&＃xff1f;

其实答案就在上面的 grub 配置文件里&＃xff0c;在 linux 中声明内核使用的是 *linux* 关键字&＃xff0c;在我的配置中声明内核使用的却是 *kernel*. 可以明确看出&＃xff0c;grub对 linux 的加载是特殊对待的&＃xff0c; 但具体怎么特使对待&＃xff0c;只能从源代码里看了。