Linux 内核镜像
在嵌入式 Linux 或普通 Linux 系统的开发中，你经常会听到一个词：内核镜像（Kernel Image）。那么，Linux 内核镜像到底是什么？它是怎么来的？有哪些常见格式？本文将带你一一了解。
什么是内核镜像？
你可以把 Linux 内核镜像理解为一个可供启动加载的 Linux 内核文件，它是在内核源码编译之后生成的、可以直接被引导程序（如 U-Boot、GRUB）加载的一个二进制文件。
内核镜像的本质是经过压缩或打包处理的 ELF 格式内核或原始内核代码，它通常包含：
- Linux 内核代码（vmlinux）
- 必要的启动信息（header）
- 有时还包括设备树（Device Tree）和初始 RAM 文件系统（initramfs）
内核镜像的生成过程简述
当你使用如下命令构建内核时：
make zImage
# 或者
make uImage
Linux 内核构建系统会根据你的配置生成不同格式的内核镜像。中间流程包括：
- 生成原始的
vmlinux可执行文件（ELF 格式）； - 将其压缩、打包成适合加载的镜像格式（如
zImage、uImage）； - 可选地和设备树、initramfs 合并。
常见的内核镜像格式
Linux 内核支持多种镜像格式，常见的有以下几种：
1. vmlinux
- 最原始的内核文件；
- 是一个标准的 ELF 格式，未压缩；
- 一般不用于引导，但可用于调试（如使用
gdb分析）。
2. zImage
- 是将
vmlinux压缩后的版本，使用 gzip 压缩； - 包含一个解压头和压缩数据；
- 常见于嵌入式系统；
- 适合内存较小的平台。
3. bzImage
- “Big zImage”的意思；
- 用于更大的内核镜像（超过 512KB）；
- 多见于 x86 平台，用于 PC 上的 Linux 启动；
- 包含了加载器、自解压代码等。
4. uImage
- 是
zImage或bzImage加上 U-Boot 的镜像头（header）； - 通过
mkimage工具生成，适用于 U-Boot 引导器； - 使用示例命令：
mkimage -A arm -O linux -T kernel -C gzip -a 0x8000 -e 0x8000 -n "Linux Kernel" -d zImage uImage
- 必须指定加载地址（
-a）和入口地址（-e）；
5. Image
- 表示未压缩的裸内核映像；
- 用于部分平台（如 ARM64）；
- 如果空间够大，某些平台更喜欢加载未压缩镜像，因为启动更快。
不同平台下常见使用方式
- x86：常用
bzImage配合 GRUB 启动； - ARM32：常用
zImage或uImage； - ARM64：多用
Image或Image.gz； - 嵌入式设备：通常配合 Bootloader（如 U-Boot）加载
uImage，有时还包含dtb和initrd。
查看和验证内核镜像
1. 查看内核镜像头（uImage）：
hexdump -C uImage | head
2. 使用 file 工具识别格式：
file vmlinux
file zImage
file uImage
3. 分析压缩信息：
zcat zImage > kernel_uncompressed
如何选择使用哪种镜像？
这取决于你使用的平台和 Bootloader：
| 平台 | Bootloader | 推荐格式 |
|---|---|---|
| PC (x86) | GRUB | bzImage |
| ARM32 | U-Boot | uImage |
| ARM64 | U-Boot | Image / uImage |
| Raspberry Pi | 自带 boot | kernel.img（定制格式） |
小结
Linux 内核镜像是你操作系统启动的核心。它的格式因平台和需求而异，从最原始的 vmlinux 到适合 U-Boot 的 uImage，都各有用途。你需要理解这些格式的不同之处，这样才能为你的平台选择正确的启动镜像。
无论你是做嵌入式开发，还是 PC 内核调试，了解这些镜像的作用和生成方式都是必不可少的知识点。