为什么在Linux中使用压缩内核镜像？

Question

我在互联网上搜索了这个问题，但并没有找到任何有关这个问题的有用信息，“为什么使用像bzImage或vmlinuz这样的压缩内核映像作为初始内核映像”，

我能想到的可能解决方案是:

由于内存限制？

但最初压缩的内核映像位于硬盘或其他存储介质上，在启动时，在第二阶段引导加载程序之后，内核首先被解压缩到主存中，然后执行。

因此，当稍后需要将内核解压缩到主存中时，为什么需要首先对其进行压缩。我的意思是，如果主存可以容纳未压缩的内核映像，那么为什么需要压缩内核？

- user2311046

Answer 1

通常，处理器的解压速度比I/O系统的读取速度更快。 通过减少I/O系统的读取，可以缩短引导时间。

当然，并非所有硬件组合都满足此假设。 但它经常成立。

对于嵌入式系统，另一个好处是内核映像在非易失性存储上占用的空间更小，这可能允许使用更小（且更便宜）的闪存芯片。 许多 这些系统 只有约32MB的系统RAM和约4MB的闪存。

- Ben Voigt

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对于嵌入式系统，内存限制是最合理的答案，你说得对。但对于拥有大型存储设备的个人电脑来说，处理器是否更重要呢？ - user2311046

在个人电脑上，内核镜像的加载必须由引导加载程序使用非常通用、无特征的 BIOS 调用完成，这也意味着性能非常缓慢。没有 DMA、散射/聚集 I/O 和命令排队。EFI 使这种情况有所改善，但你仍然希望尽快加载最小化的内核并切换到与 I/O 控制器的本地通信。由于镜像加载非常缓慢，传输的镜像应尽可能小，这可以通过压缩来实现。 - Ben Voigt

一些系统也可以通过网络启动；您可能希望将恢复内核制作得非常小，以适合于USB存储器、过去的软盘或CD。最重要的是，.config文件意味着您不必这样做。由配置内核的人决定，Ben已经给出了有效的理由。矛盾的是，在具有执行就地闪存的嵌入式系统中，您可能不希望这样做。 - artless noise

@artlessnoise：让软盘适应是一个很大的挑战，但我从未见过不能容纳未压缩映像的USB或CD介质。当然，加载时间仍然非常重要。由于某种原因，我只看到引导加载程序使用执行-在-地方（execute-in-place）；不确定Linux内核是否需要在可写内存中，以支持自修改代码。 - Ben Voigt

XIP_KERNEL 至少在 ARM 上得到支持。由于大多数 代码 部分都标记为 rx，因此这些部分可以映射到支持 XIP 的 NOR-flash、QuadSPI-flash、ROM 等，无需加载并且需要更低的 RAM 要求。对于 CD 或 USB，想法是不消耗太多空间来存储很少需要的 救援 映像；您可以双重使用存储空间。 - artless noise

@artlessnoise：在PC上，你永远不会注意到压缩与未压缩内核剩余的可用空间的差异。这一切都关乎性能。即使是XIP与解压到RAM之间的区别也是关于性能的——你提到的大多数闪存接口比RAM慢一个数量级（或者可能是两个）。 - Ben Voigt