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概述
1)Linux的初始内核映象以gzip压缩文件的格式存放在zImage或bzImage之中，内核的自举代码将它解压到1M内存开始处.在内核初始化时，如果加载了压缩的initrd映象，内核会将它解压到内存盘中，这两处解压过程都使用了lib/inflate.c文件.
2)inflate.c是从gzip源程序中分离出来的，包含了一些对全局数据的直接引用，在使用时需要直接嵌入到代码中.gzip压缩文件时总是在前32K字节的范围内寻找重复的字符串进行编码，在解压时需要一个至少为32K字节的解压缓冲区，它定义为window[WSIZE].inflate.c使用get_byte()读取输入文件，它被定义成宏来提高效率.输入缓冲区指针必须定义为inptr， inflate.c中对之有减量操作.inflate.c调用flush_window()来输出window缓冲区中的解压出的字节串，每次输出长度用outcnt变量表示.在flush_window()中，还必须对输出字节串计算CRC并且刷新crc变量.在调用gunzip()开始解压之前，调用makecrc()初始化CRC计算表.最后gunzip()返回0表示解压成功.
3)zImage或bzImage由16位引导代码和32位内核自解压映象两个部分组成.对于zImage，内核自解压映象被加载到物理地址0x1000，内核被解压到1M的部位.对于bzImage，内核自解压映象被加载到1M开始的地方，内核被解压为两个片段，一个起始于物理地址0x2000-0x90000，另一个起始于高端解压映象之后，离1M开始处不小于低端片段最大长度的区域.解压完成后，这两个片段被合并到1M的起始位置.
解压根内存盘映象文件的代码
--------------------------
； drivers/block/rd.c
#ifdef BUILD_CRAMDISK
/*
* gzip declarations
*/
#define OF(args) args ； 用于函数原型声明的宏
#ifndef memzero
#define memzero(s， n) memset ((s)， 0， (n))
#endif
typedef unsigned char uch；定义inflate.c所使用的3种数据类型
typedef unsigned short ush；
typedef unsigned long ulg；
#define INBUFSIZ 4096用户输入缓冲区尺寸
#define WSIZE 0x8000 /* window size--must be a power of two， and */
/* at least 32K for zip's deflate method */
static uch *inbuf；用户输入缓冲区，与inflate.c无关
static uch *window；解压窗口
static unsigned insize； /* valid bytes in inbuf */
static unsigned inptr； /* index of next byte to be processed in inbuf */
static unsigned outcnt； /* bytes in output buffer */
static int exit_code；
static long bytes_out；总解压输出长度，与inflate.c无关
static struct file *crd_infp， *crd_outfp；
#define get_byte() (inptr
/* Diagnostic functions (stubbed out) */一些调试宏
#define Assert(cond，msg)
#define Trace(x)
#define Tracev(x)
#define Tracevv(x)
#define Tracec(c，x)
#define Tracecv(c，x)
#define STATIC static
static int fill_inbuf(void)；
static void flush_window(void)；
static void *malloc(int size)；
static void free(void *where)；
static void error(char *m)；
static void gzip_mark(void **)；
static void gzip_release(void **)；
#include "../../lib/inflate.c"
static void __init *malloc(int size)
{
return kmalloc(size， GFP_KERNEL)；
}
static void __init free(void *where)
{
kfree(where)；
}
static void __init gzip_mark(void **ptr)
{
；读取用户一个标记
}
static void __init gzip_release(void **ptr)
{
；归还用户标记
}
/* ===========================================================================
* Fill the input buffer. This is called only when the buffer is empty
* and at least one byte is really needed.
*/
static int __init fill_inbuf(void)填充输入缓冲区
{
if (exit_code) return -1；
insize = crd_infp->f_op->read(crd_infp， inbuf， INBUFSIZ，
if (insize == 0) return -1；
inptr = 1；
return inbuf[0]；
}
/* ===========================================================================
* Write the output window window[0..outcnt-1] and update crc and bytes_out.
* (Used for the decompressed data only.)
*/
static void __init flush_window(void)输出window缓冲区中outcnt个字节串
{
ulg c = crc； /* temporary variable */
unsigned n；
uch *in， ch；
crd_outfp->f_op->write(crd_outfp， window， outcnt，
in = window；
for (n = 0； n ch = *in++；
c = crc_32_tab[((int)c ^ ch) 0xff] ^ (c >> 8)；计算输出串的CRC
}
crc = c；
bytes_out += (ulg)outcnt；刷新总字节数
outcnt = 0；
}
static void __init error(char *x)解压出错调用的函数
{
printk(KERN_ERR "%s"， x)；
exit_code = 1；
}
static int __init
crd_load(struct file * fp， struct file *outfp)
{
int result；
insize = 0； /* valid bytes in inbuf */
inptr = 0； /* index of next byte to be processed in inbuf */
outcnt = 0； /* bytes in output buffer */
exit_code = 0；
bytes_out = 0；
crc = (ulg)0xffffffffL； /* shift register contents */
crd_infp = fp；
crd_outfp = outfp；
inbuf = kmalloc(INBUFSIZ， GFP_KERNEL)；
if (inbuf == 0) {
printk(KERN_ERR "RAMDISK: Couldn't allocate gzip buffer\n")；
return -1；
}
window = kmalloc(WSIZE， GFP_KERNEL)；
if (window == 0) {
printk(KERN_ERR "RAMDISK: Couldn't allocate gzip window\n")；
kfree(inbuf)；
return -1；
}
makecrc()；
result = gunzip()；
kfree(inbuf)；
kfree(window)；
return result；
}
#endif /* BUILD_CRAMDISK */
32位内核自解压代码
------------------
； arch/i386/boot/compressed/head.S
.text
#include ·
#include
.globl startup_32对于zImage该入口地址为0x1000；对于bzImage为0x101000
startup_32:
cld
cli
movl $(__KERNEL_DS)，%eax
movl %eax，%ds
movl %eax，%es
movl %eax，%fs
movl %eax，%gs
lss SYMBOL_NAME(stack_start)，%esp # 自解压代码的堆栈为misc.c中定义的16K字节的数组
xorl %eax，%eax
1: incl %eax # check that A20 really IS enabled
movl %eax，0x000000 # loop forever if it isn't
cmpl %eax，0x100000
je 1b
/*
* Initialize eflags. Some BIOS's leave bits like NT set. This would
* confuse the debugger if this code is traced.
* XXX - best to initialize before switching to protected mode.
*/
pushl $0
popfl
/*
* Clear BSS清除解压程序的BSS段
*/
xorl %eax，%eax
movl $ SYMBOL_NAME(_edata)，%edi
movl $ SYMBOL_NAME(_end)，%ecx
subl %edi，%ecx
cld
rep
stosb
/*
* Do the decompression， and jump to the new kernel..
*/
subl $16，%esp # place for structure on the stack
movl %esp，%eax
pushl %esi # real mode pointer as second arg
pushl %eax # address of structure as first arg
call SYMBOL_NAME(decompress_kernel)
orl %eax，%eax # 如果返回非零，则表示为内核解压为低端和高端的两个片断
jnz 3f
popl %esi # discard address
popl %esi # real mode pointer
xorl %ebx，%ebx
ljmp $(__KERNEL_CS)， $0x100000 # 运行start_kernel
/*
* We come here， if we were loaded high.
* We need to move the move-in-place routine down to 0x1000
* and then start it with the buffer addresses in registers，
* which we got from the stack.
*/
3:
movl $move_routine_start，%esi
movl $0x1000，%edi
movl $move_routine_end，%ecx
subl %esi，%ecx
addl $3，%ecx
shrl $2，%ecx # 按字取整
cld
rep
movsl # 将内核片断合并代码复制到0x1000区域，内核的片段起始为0x2000
popl %esi # discard the address
popl %ebx # real mode pointer
popl %esi # low_buffer_start内核低端片段的起始地址
popl %ecx # lcount内核低端片段的字节数量
popl %edx # high_buffer_start内核高端片段的起始地址
popl %eax # hcount内核高端片段的字节数量
movl $0x100000，%edi内核合并的起始地址
cli # make sure we don't get interrupted
ljmp $(__KERNEL_CS)， $0x1000 # and jump to the move routine
/*
* Routine (template) for moving the decompressed kernel in place，
* if we were high loaded. This _must_ PIC-code !
*/
move_routine_start:
movl %ecx，%ebp
shrl $2，%ecx
rep
movsl # 按字拷贝第1个片段
movl %ebp，%ecx
andl $3，%ecx
rep
movsb # 传送不完全字
movl %edx，%esi
movl %eax，%ecx # NOTE: rep movsb won't move if %ecx == 0
addl $3，%ecx
shrl $2，%ecx # 按字对齐
rep
movsl # 按字拷贝第2个片段
movl %ebx，%esi # Restore setup pointer
xorl %ebx，%ebx
ljmp $(__KERNEL_CS)， $0x100000 # 运行start_kernel
move_routine_end:
； arch/i386/boot/compressed/misc.c
/*
* gzip declarations
*/
#define OF(args) args
#define STATIC static
#undef memset
#undef memcpy
#define memzero(s， n) memset ((s)， 0， (n))
ypedef unsigned char uch；
typedef unsigned short ush；
typedef unsigned long ulg；
#define WSIZE 0x8000 /* Window size must be at least 32k， */
/* and a power of two */
static uch *inbuf； /* input buffer */
static uch window[WSIZE]； /* Sliding window buffer */
static unsigned insize = 0； /* valid bytes in inbuf */
static unsigned inptr = 0； /* index of next byte to be processed in inbuf */
static unsigned outcnt = 0； /* bytes in output buffer */
/* gzip flag byte */
#define ASCII_FLAG 0x01 /* bit 0 set: file probably ASCII text */
#define CONTINUATION 0x02 /* bit 1 set: continuation of multi-part gzip file */
#define EXTRA_FIELD 0x04 /* bit 2 set: extra field present */
#define ORIG_NAME 0x08 /* bit 3 set: original file name present */
#define COMMENT 0x10 /* bit 4 set: file comment present */
#define ENCRYPTED 0x20 /* bit 5 set: file is encrypted */
#define RESERVED 0xC0 /* bit 6，7: reserved */
#define get_byte() (inptr
/* Diagnostic functions */
#ifdef DEBUG
# define Assert(cond，msg) {if(!(cond)) error(msg)；}
# define Trace(x) fprintf x
# define Tracev(x) {if (verbose) fprintf x ；}
# define Tracevv(x) {if (verbose>1) fprintf x ；}
# define Tracec(c，x) {if (verbose (c)) fprintf x ；}
# define Tracecv(c，x) {if (verbose>1 (c)) fprintf x ；}
#else
# define Assert(cond，msg)
# define Trace(x)
# define Tracev(x)
# define Tracevv(x)
# define Tracec(c，x)
# define Tracecv(c，x)
#endif
static int fill_inbuf(void)；
static void flush_window(void)；
static void error(char *m)；
static void gzip_mark(void **)；
static void gzip_release(void **)；
/*
* This is set up by the setup-routine at boot-time
*/
static unsigned char *real_mode； /* Pointer to real-mode data */
#define EXT_MEM_K (*(unsigned short *)(real_mode + 0x2))
#ifndef STANDARD_MEMORY_BIOS_CALL
#define ALT_MEM_K (*(unsigned long *)(real_mode + 0x1e0))
#endif
#define SCREEN_INFO (*(struct screen_info *)(real_mode+0))
extern char input_data[]；
extern int input_len；
static long bytes_out = 0；
static uch *output_data；
static unsigned long output_ptr = 0；
static void *malloc(int size)；
static void free(void *where)；
static void error(char *m)；
static void gzip_mark(void **)；
static void gzip_release(void **)；
static void puts(const char *)；
extern int end；
static long free_mem_ptr = (long)
static long free_mem_end_ptr；
#define INPLACE_MOVE_ROUTINE 0x1000内核片段合并代码的运行地址
#define LOW_BUFFER_START 0x2000内核低端解压片段的起始地址
#define LOW_BUFFER_MAX 0x90000内核低端解压片段的终止地址
#define HEAP_SIZE 0x3000为解压低码保留的堆的尺寸，堆起始于BSS的结束
static unsigned int low_buffer_end， low_buffer_size；
static int high_loaded =0；
static uch *high_buffer_start /* = (uch *)(((ulg) + HEAP_SIZE)*/；
static char *vidmem = (char *)0xb8000；
static int vidport；
static int lines， cols；
#include "../../../../lib/inflate.c"
static void *malloc(int size)
{
void *p；
if (size if (free_mem_ptr
free_mem_ptr = (free_mem_ptr + 3) ~3； /* Align */
p = (void *)free_mem_ptr；
free_mem_ptr += size；
if (free_mem_ptr >= free_mem_end_ptr)
error("\nOut of memory\n")；
return p；
}
static void free(void *where)
{ /* Don't care */
}
static void gzip_mark(void **ptr)
{
*ptr = (void *) free_mem_ptr；
}
static void gzip_release(void **ptr)
{
free_mem_ptr = (long) *ptr；
}
static void scroll(void)
{
int i；
memcpy ( vidmem， vidmem + cols * 2， ( lines - 1 ) * cols * 2 )；
for ( i = ( lines - 1 ) * cols * 2； i vidmem[ i ] = ' '；
}
static void puts(const char *s)
{
int x，y，pos；
char c；
x = SCREEN_INFO.orig_x；
y = SCREEN_INFO.orig_y；
while ( ( c = *s++ ) != '\0' ) {
if ( c == '\n' ) {
x = 0；
if ( ++y >= lines ) {
scroll()；
y--；
}
} else {
vidmem [ ( x + cols * y ) * 2 ] = c；
if ( ++x >= cols ) {
x = 0；
if ( ++y >= lines ) {
scroll()；
y--；
}
}
}
}
SCREEN_INFO.orig_x = x；
SCREEN_INFO.orig_y = y；
pos = (x + cols * y) * 2； /* Update cursor position */
outb_p(14， vidport)；
outb_p(0xff (pos >> 9)， vidport+1)；
outb_p(15， vidport)；
outb_p(0xff (pos >> 1)， vidport+1)；
}
void* memset(void* s， int c， size_t n)
{
int i；
char *ss = (char*)s；
for (i=0；i return s；
}
void* memcpy(void* __dest， __const void* __src，
size_t __n)
{
int i；
char *d = (char *)__dest， *s = (char *)__src；
for (i=0；i return __dest；
}
/* ===========================================================================
* Fill the input buffer. This is called only when the buffer is empty
* and at least one byte is really needed.
*/
static int fill_inbuf(void)
{
if (insize != 0) {
error("ran out of input data\n")；
}
inbuf = input_data；
insize = input_len；
inptr = 1；
return inbuf[0]；
}
/* ===========================================================================
* Write the output window window[0..outcnt-1] and update crc and bytes_out.
* (Used for the decompressed data only.)
*/
static void flush_window_low(void)
{
ulg c = crc； /* temporary variable */
unsigned n；
uch *in， *out， ch；
in = window；
out =
for (n = 0； n ch = *out++ = *in++；
c = crc_32_tab[((int)c ^ ch) 0xff] ^ (c >> 8)；
}
crc = c；
bytes_out += (ulg)outcnt；
output_ptr += (ulg)outcnt；
outcnt = 0；
}
static void flush_window_high(void)
{
ulg c = crc； /* temporary variable */
unsigned n；
uch *in， ch；
in = window；
for (n = 0； n ch = *output_data++ = *in++；
if ((ulg)output_data == low_buffer_end) output_data=high_buffer_start；
c = crc_32_tab[((int)c ^ ch) 0xff] ^ (c >> 8)；
}
crc = c；
bytes_out += (ulg)outcnt；
outcnt = 0；
}
static void flush_window(void)
{
if (high_loaded) flush_window_high()；
else flush_window_low()；
}
static void error(char *x)
{
puts("\n\n")；
puts(x)；
puts("\n\n -- System halted")；
while(1)； /* Halt */
}
#define STACK_SIZE (4096)
long user_stack [STACK_SIZE]；
struct {
long * a；
short b；
} stack_start = { user_stack [STACK_SIZE] ， __KERNEL_DS }；
void setup_normal_output_buffer(void)对于zImage，直接解压到1M
{
#ifdef STANDARD_MEMORY_BIOS_CALL
if (EXT_MEM_K #else
if ((ALT_MEM_K > EXT_MEM_K ? ALT_MEM_K : EXT_MEM_K) #endif
output_data = (char *)0x100000； /* Points to 1M */
free_mem_end_ptr = (long)real_mode；
}
struct moveparams {
uch *low_buffer_start； int lcount；
uch *high_buffer_start； int hcount；
}；
void setup_output_buffer_if_we_run_high(struct moveparams *mv)
{
high_buffer_start = (uch *)(((ulg) + HEAP_SIZE)；内核高端片段的最小起始地址
#ifdef STANDARD_MEMORY_BIOS_CALL
if (EXT_MEM_K #else
if ((ALT_MEM_K > EXT_MEM_K ? ALT_MEM_K : EXT_MEM_K) #endif
mv->low_buffer_start = output_data = (char *)LOW_BUFFER_START；
low_buffer_end = ((unsigned int)real_mode > LOW_BUFFER_MAX
? LOW_BUFFER_MAX : (unsigned int)real_mode) ~0xfff；
low_buffer_size = low_buffer_end - LOW_BUFFER_START；
high_loaded = 1；
free_mem_end_ptr = (long)high_buffer_start；
if ( (0x100000 + low_buffer_size) > ((ulg)high_buffer_start)) {
；如果高端片段的最小起始地址小于它实际应加载的地址，则将它置为实际地址，
；这样高端片段就无需再次移动了，否则它要向前移动
high_buffer_start = (uch *)(0x100000 + low_buffer_size)；
mv->hcount = 0； /* say: we need not to move high_buffer */
}
else mv->hcount = -1；待定
mv->high_buffer_start = high_buffer_start；
}
void close_output_buffer_if_we_run_high(struct moveparams *mv)
{
if (bytes_out > low_buffer_size) {
mv->lcount = low_buffer_size；
if (mv->hcount)
mv->hcount = bytes_out - low_buffer_size；求出高端片段的字节数
} else { 如果解压后内核只有低端的一个片段
mv->lcount = bytes_out；
mv->hcount = 0；
}
}
int decompress_kernel(struct moveparams *mv， void *rmode)
{
real_mode = rmode；
if (SCREEN_INFO.orig_video_mode == 7) {
vidmem = (char *) 0xb0000；
vidport = 0x3b4；
} else {
vidmem = (char *) 0xb8000；
vidport = 0x3d4；
}
lines = SCREEN_INFO.orig_video_lines；
cols = SCREEN_INFO.orig_video_cols；
if (free_mem_ptr else setup_output_buffer_if_we_run_high(mv)；
makecrc()；
puts("Uncompressing Linux... ")；
gunzip()；
puts("Ok， booting the kernel.\n")；
if (high_loaded) close_output_buffer_if_we_run_high(mv)；
return high_loaded；
}
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