需要RK3588-uboot源码支持，需要重新编写完善：
uboot部分
EFI加载过程解读
加载内核时会关闭MMU，中断等操作的清晰讲解
uboot下的image.h，efi.h，efi_iamge_loade.c

这里会简单分析uboot启动末期，以及内核启动初期的代码。

Image

字数

1637 字

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8 分钟

具体的构建指令

在我们进行分析前我们需要对Image的组成进行分析，该文件的生成是在：

makefile

// arch/arm64/boot/Makefile
targets := Image Image.bz2 Image.gz Image.lz4 Image.lzma Image.lzo Image.zst

$(obj)/Image: vmlinux FORCE
	$(call if_changed,objcopy)


// scripts/Makefile.lib
# Objcopy
# ---------------------------------------------------------------------------

quiet_cmd_objcopy = OBJCOPY $@
cmd_objcopy = $(OBJCOPY) $(OBJCOPYFLAGS) $(OBJCOPYFLAGS_$(@F)) $< $@

// Makefile
OBJCOPY     = $(CROSS_COMPILE)objcopy

展开后是这样的：

shell

aarch64-none-linux-gnu-objcopy $(OBJCOPYFLAGS) $(OBJCOPYFLAGS_$(@F)) vmlinux Image

可以看到实际上是使用objcopy复制vmlinux到Image。

`vmlinux`与`Image`的区别

vmlinux是一个 未压缩的内核映像，通常是通过编译内核源代码生成的。这是一个 可执行文件，包含了内核的所有代码、数据和符号，它通常是ELF格式（Executable and Linkable Format）。vmlinux 具有完整的、包含调试符号和其他调试信息的内核映像文件，适用于调试和开发阶段。它的特点是：

格式：通常是 ELF 格式。
内容：包含内核代码、数据、符号表、调试信息等。
生成：通过 make 编译内核时生成。具体来说，执行 make vmlinux 或 make 会生成 vmlinux 文件。
用途：
- 主要用于调试，因为它包含了符号表和调试信息。
- 在某些情况下也可以用作生成 Image 的基础。

Image 是 Linux 内核的 压缩映像文件，通常用于引导。它是一个 压缩过的内核映像，大小比 vmlinux 小，通常用于直接加载到系统中启动内核。Image 也可能是 zImage 或 bzImage 的一个具体实例，取决于配置和架构。它的特点是：

格式：通常是压缩格式（如 gzip 或 bzip2），因此它的文件名可能是 zImage、bzImage 或 Image.gz 等。
内容：包含了内核代码、压缩后的数据、以及一些引导程序所需的启动信息。
生成：通过 make 生成，通常在执行 make Image 或 make bzImage 时生成。
- zImage：通常用于小型设备或嵌入式设备，它是一个较小的压缩内核映像。
- bzImage：通常用于支持更大内存的设备，包含更复杂的引导代码。通过上面可以知道，Image实际上是一个RAW的可执行文件，仅仅包含少量信息和内核可执行机器码。那么为什么需要分析它，因为在uboot跳转到内核时，不单单时简单的跳转到Image的第一个指令开始执行，而是会简单的解析Image的头部信息，根据此进行跳转。

Image的结构

在Image文件的头部，是一串PE/COFF的头，他是Windows上exe常用的格式，也是EFI的一种实现。

UBOOT的启动

启动流程

解析Image

内核的启动

`head.S`

该文件位于arch/arm64/kernel中，内核的第一条指令在其中。同时它在编译后，会产生PE/COFF头。我们来看看该部分代码：

assembly

/*
 * Kernel startup entry point.
 * ---------------------------
 *
 * The requirements are:
 *   MMU = off, D-cache = off, I-cache = on or off,
 *   x0 = physical address to the FDT blob.
 *
 * Note that the callee-saved registers are used for storing variables
 * that are useful before the MMU is enabled. The allocations are described
 * in the entry routines.
 */
	__HEAD
	/*
	 * DO NOT MODIFY. Image header expected by Linux boot-loaders.
	 */
	efi_signature_nop			// special NOP to identity as PE/COFF executable
	b	primary_entry			// branch to kernel start, magic
	.quad	0				// Image load offset from start of RAM, little-endian
	le64sym	_kernel_size_le			// Effective size of kernel image, little-endian
	le64sym	_kernel_flags_le		// Informative flags, little-endian
	.quad	0				// reserved
	.quad	0				// reserved
	.quad	0				// reserved
	.ascii	ARM64_IMAGE_MAGIC		// Magic number
	.long	.Lpe_header_offset		// Offset to the PE header.

	__EFI_PE_HEADER

	__INIT

这里需要结合arch/arm64/kernel/vmlinux.lds来分析：

assembly

OUTPUT_ARCH(aarch64)
ENTRY(_text)
jiffies = jiffies_64;
PECOFF_FILE_ALIGNMENT = 0x200;
SECTIONS
{
 /DISCARD/ : { *(.exitcall.exit) *(.discard) *(.discard.*) *(.modinfo) *(.gnu.version*) }
 /DISCARD/ : {
  *(.interp .dynamic)
  *(.dynsym .dynstr .hash .gnu.hash)
 }
 . = ((((-(((1)) << ((((39))) - 1)))) + (0x08000000)));
 .head.text : {
  _text = .;
  KEEP(*(.head.text))
 }

接着我们在include/linux/init.h中找到对__HEAD的宏定义：

#define __HEAD		.section	".head.text","ax"

结合链接脚本来看，也就是说__HEAD接下来的代码会放在最开始的位置。这里的.表示当前位置，而_text和KEEP(*(.head.text))都意味着section:.head.text的数据会从首部线性排列。我们可以验证，在Image中的首部是PE的标志(MZ)，接着是code1，text_offset，image_size。使用HEX查看：上面解析的信息是（注释是对应head.S中的指令）：

4D 5A 40 FA = "MZ"    // 对应efi_signature_nop(ccmp x18, #0, #0xd, pl)
19 b4 4f 14 = 指令码   // b primary_entry
00 00 00 00 00 00 00 00 = 内核加载偏移量 // .quad 0
00 00 de 01 00 00 00 00 = 内核大小      // le64sym	_kernel_size_le
......

上面的ccmp x18, #0, #0xd, pl指令通过比较巧妙的操作，使得编译生成MZ的头。所以PE/COFF头实际上是由汇编代码配合链接脚本生成的。在解析完成EFI的头部后，就会执行code0,code1，我们根据文档内核(ARM64)booting可以知道：所以在b primary_entry后，我们可以按正常的代码调用逻辑得到以下的调用栈：

primary_entry
	__primary_switch
		__primary_switched
			start_kernel

这里就跳入了start_kernel，它是位于init/main.c中的一个函数，含有启动内核各部分的主流程函数。到这里意味着，uboot已经切换到内核，并且进入主初始化程序。

参考

https://krinkinmu.github.io/2023/08/21/how-u-boot-loads-linux-kernel.html https://www.kernel.org/doc/Documentation/arm64/booting.txt https://www.cnblogs.com/Iflyinsky/p/18149167 https://zhuanlan.zhihu.com/p/343176381 https://docs.kernel.org/admin-guide/efi-stub.html https://blog.csdn.net/jasonactions/article/details/111223097 https://community.nxp.com/pwmxy87654/attachments/pwmxy87654/Layerscape%40tkb/153/1/ARM64 Kernel Booting Process.pdf

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