arm-linux bootloader预备之GNU ld机理

aaronwong0207

       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
1.
目标文件格式与类型
        GNU
C
compiler根据源文件的后缀名来对文件进行预处理、汇编或编译操作。在编译链接时，生成的目标文件都是ELF格式的(可执行链接格式，Executable
and Linking Format)。Object文件格式有三种类型：
        (1)可重定位(relocatable)文件：用来和其他的object文件一起链接为一个可执行文件(executable)或一个共享文件(.so文件，shared
object)。
        (2)可执行(executable)文件；
        (3)共享目标文件(shared
object file)：用于被下面的两个链接器链接。一是链接编辑器(ld)，可以和其他的relocatable或shared
object
file来创建其他的目标文件，例如.so共享库(可用file命令查看其属性)；二是动态链接器，联合一个可执行文件和其他的shared
object file来创建一个进程映像。
2.
链接与链接脚本
        链接器ld把object文件中的每个section都作为一个整体，为其分配运行的地址(memory
layout)，这个过程就是重定位(relocation)；最后把所有目标文件合并为一个目标文件。
        链接通过一个linker
script来控制，这个脚本描述了输入文件的sections到输出文件的映射，以及输出文件的memory
layout。
        因此，linker总会使用一个linker
script，如果不特别指定，则使用默认的script；可以使用‘-T’命令行选项来指定一个linker
script。
＊映像文件的输入段与输出段
        linker把多个输入文件合并为一个输出文件。输出文件和输入文件都是目标文件(object
file)，输出文件通常被称为可执行文件(executable)。
        每个目标文件都有一系列section，输入文件的section称为input
section，输出文件的section则称为output
section。
        一个section可以是loadable的，即输出文件运行时需要将这样的section加载到memory(类似于RO&RW段)；也可以是allocatable的，这样的section没有任何内容，某些时候用0对相应的memory区域进行初始化(类似于ZI段)；如果一个section既非loadable也非allocatable，则它通常包含的是调试信息。
        每个loadable或allocatable的output
section都有两个地址，一是VMA(virtual
memory address)，是该section的运行时域地址；二是LMA(load
memory address)，是该section的加载时域地址。
        可以通过objdump工具附加'-h'选项来查看目标文件中的sections。
＊简单的Linker
script
(1)
SECTIONS命令：
        The
SECTIONS command tells the linker how to map input sections into
output sections, and how to place the output sections in memory.
        命令格式如下：
        SECTIONS
        {
                sections-command
                sections-command
                ......
        }
        其中sections-command可以是ENTRY命令，符号赋值，输出段描述，也可以是overlay描述。
(2)
地址计数器‘.’(location
counter)：
        该符号只能用于SECTIONS命令内部，初始值为‘0’，可以对该符号进行赋值，也可以使用该符号进行计算或赋值给其他符号。它会自动根据SECTIONS命令内部所描述的输出段的大小来计算当前的地址。
(3)
输出段描述(output
section description)：
        前面提到在SECTIONS命令中可以作输出段描述，描述的格式如下：
        section
[address] [(type)] : [AT(lma)]
                {
                        output-section-command
                        output-section-command
                        ...
                }
[>region] [AT>lma_region] [:phdr :phdr ...] [=fillexp]
        很多附加选项是用不到的。其中的output-section-command又可以是符号赋值，输入段描述，要直接包含的数据值，或者某一特定的输出段关键字。
＊linker
script 实例
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
    .
= 0xa3f00000;
            __boot_start
= .;
            .start                ALIGN(4)
: {
                        *(.text.start)
            }
            .setup                ALIGN(4)
: {
                        setup_block
= .;
                        *(.setup)
                        setup_block_end
= .;
            }
            .text                ALIGN(4)
: {
                        *(.text)
            }
            .rodata                ALIGN(4)
: {
                        *(.rodata)
            }
            .data                ALIGN(4)
: {
                        *(.data)
    }
            .got                ALIGN(4)
: {
                        *(.got)
            }
            __boot_end
= .;
            .bss                ALIGN(16)
: {
                        bss_start
= .;
                        *(.bss)
        *(COMMON)
                        bss_end
= .;
            }
            .comment        ALIGN(16)
: {
                        *(.comment)
            }
            stack_point
= __boot_start + 0x00100000;
            loader_size
= __boot_end - __boot_start;
            setup_size
= setup_block_end - setup_block;
}
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝         
        在SECTIONS命令中的类似于下面的描述结构就是输出段描述：
        .start                ALIGN(4)
: {
    *(.text.start)
        }
        .start为output
section name，ALIGN(4)返回一个基于location
counter(.)的4字节对齐的地址值。*(.text.start)是输入段描述，*为通配符，意思是把所有被链接的object文件中的.text.start段都链接进这个名为.start的输出段。
        源文件中所标识的section及其属性实际上就是对输入段的描述，例如.text.start输入段在源文件start.S中的代码如下：
        .section
.text.start
        .global
_start
        _start
:
    b                start
[推荐阅读]
1.ARM学习报告002--GNU tool开发ARM程序及生成映象文件机理
2.Using ld, the GNU Linker
               
               
               

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