【Linux】Image、zImage与uImage的区别

1、Image

1.1 什么是 Image

• Image 是一种未压缩的 Linux 内核镜像文件，包含了内核的所有代码、数据和必要的元信息。
• 它是 Linux 内核在编译过程中生成的一个原始的二进制文件，未经过任何压缩或额外的封装处理。
• 由于未压缩，Image 文件相对较大，但它不需要解压过程，加载速度较快。

1.2 内部结构

• 头部：包含基本的内核信息（如内核版本、加载地址等），用于引导加载程序识别。
• 内核代码：实际的 Linux 内核代码和数据段。
• 内核数据：初始化和常驻的数据段，包括全局变量、静态变量等。

1.3 工作原理

• 引导加载程序（如 U-Boot、GRUB 等）从存储介质（如 NAND Flash、SD 卡、硬盘等）中读取 Image 文件。
• 将 Image 文件加载到内存中的指定位置（通常是 RAM）。
• 引导加载程序将控制权转交给 Image 的入口地址。
• 内核开始执行初始化过程，设置硬件和系统环境，最终启动用户空间的操作系统。

1.4 编译生成Image

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- Image

2、zImage

2.1 什么是 zImage

• zImage 是一种经过压缩的 Linux 内核镜像格式，它通过 gzip 压缩内核代码和数据，使文件大小大大减小。
• zImage 也称为 “compressed kernel image”，在加载时会自解压缩到内存中然后执行。

2.2 内部结构

• 解压缩头部：包括解压缩代码和一个简单的引导程序，用于引导和解压缩内核。
• 压缩的内核代码和数据：使用 gzip 压缩后的内核代码和数据。
• 尾部校验和：用于验证文件完整性。

2.3 工作原理

• 引导加载程序（如 U-Boot 或其他加载器）从存储介质中读取 zImage 文件。
• 将 zImage 文件加载到内存中。
• 解压缩头部代码运行，解压缩内核到内存中的指定位置。
• 内核解压完成后，控制权转移到解压后的内核入口点，开始内核初始化和启动过程。

2.4 编译生成 zImage

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage

3、uImage

3.1 什么是 uImage

• uImage 是 U-Boot 引导加载程序专用的内核镜像格式。
• 它是在 zImage 或 Image 的基础上加上一个 U-Boot 头部信息（U-Boot Header），使 U-Boot 能够识别并加载内核镜像。

3.2 内部结构

• U-Boot Header：一个 64 字节的头部信息，其中头部包含的信息可看下文：【Linux】uImage头部信息详细解析-CSDN博客
• 内核镜像：可以是 zImage、Image 或其他类型的镜像。

3.3 工作原理

• U-Boot 读取 uImage 文件。
• U-Boot 解析头部信息，验证镜像的合法性和完整性。
• 将内核镜像加载到指定的内存地址。
• 如果内核镜像是压缩的，U-Boot 会解压缩它。
• 将控制权交给内核的入口地址，启动 Linux 内核。

3.4 编译生成 uImage

mkimage -A arm -O linux -T kernel -C gzip -a 0x8000 -e 0x8000 -n "Linux Kernel" -d zImage uImage

• -A：目标架构（ARM）。
• -O：操作系统（Linux）。
• -T：镜像类型（内核）。
• -C：压缩类型（gzip）。
• -a：加载地址（0x8000）。
• -e：入口点地址（0x8000）。
• -n：镜像名称（"Linux Kernel"）。
• -d：源文件（zImage）。