Linux 核心關鍵檔案深度解析：vmlinuz、initrd 與 System.map

在伺服器領域，Linux 系統佔據主導地位。為了針對特定硬體與需求榨取極致效能，系統管理員往往需要重新編譯核心。編譯核心過程中會產生幾個至關重要的檔案，例如在 RedHat Linux 的 /boot 目錄下常見的 System.map、vmlinuz、initrd-x.x.x.img。這些檔案究竟如何生成？各自扮演什麼角色？本文將為您詳細拆解。

一、vmlinuz：可開機的壓縮核心

vmlinuz 是一個可開機、經過壓縮的 Linux 核心映像檔。名稱中的 vm 代表 Virtual Memory（虛擬記憶體）。Linux 支援虛擬記憶體機制，打破了 DOS 時代 640KB 記憶體的限制，能將硬碟空間作為記憶體延伸使用，故得名。該檔案通常位於 /boot/vmlinuz，多為一個符號連結。

兩種建立方式

• zImage（舊式小核心）： 透過 make zImage 編譯，再複製至 /boot/vmlinuz。zImage 解壓縮至低端記憶體（前 640KB），主要為向後相容性保留。
• bzImage（大核心標準）： 透過 make bzImage 編譯，複製方式同前。注意 bz 並非 bzip2，而是 big zImage 的縮寫。bzImage 解壓縮至高端記憶體（1MB 以上），支援較大的核心。

兩者皆使用 gzip 壓縮，且檔案開頭內建微型 gzip 解壓縮程式碼，因此不可直接用 gunzip 解包。核心啟動時會自行解壓縮並載入記憶體。此外，vmlinux 為未壓縮的核心，而 vmlinuz 則是其壓縮版本。

二、initrd-x.x.x.img：初始化 RAM 磁碟

initrd（initial ramdisk）是一個暫時的根檔案系統映像檔，用於在核心 vmlinuz 接管系統前，預先載入必要的硬體驅動模組（如 SCSI、RAID 控制器驅動）或執行掛載根檔案系統所需的腳本。解決了「核心需驅動讀取硬碟，但驅動又存放在硬碟上的 /lib/modules」這類雞生蛋蛋生雞的問題。

initrd 映像檔同樣經 gzip 壓縮，由 RedHat 專有工具 mkinitrd 建立。其他發行版有對應工具（如 Debian 的 mkinitramfs、dracut 等）。執行 man mkinitrd 可查看詳細用法。

三、System.map：核心符號表

System.map 是特定核心版本的符號表，記錄了核心所有全域符號（函數名、變數名）與其記憶體位址的對應關係。它是 /boot/System.map-<版本> 的符號連結。

生成方式

編譯核心時，在原始碼目錄（如 /usr/src/linux-2.4）執行：

nm vmlinux | grep -v '(compiled)|(.o$)|( [aUw] )|(..ng$)|(LASH[RL]DI)' | sort > System.map

再複製至 /boot 目錄並命名為 System.map-<版本>。

核心符號表的作用

核心運行時僅識別位址（如 c0343f20），但開發者與除錯工具需要可讀的符號名（如 size_t BytesRead）。符號表提供雙向查詢：

• /proc/ksyms：核心啟動時動態建立的虛擬檔案（大小為 0），反映當前運行核心的符號。
• System.map：實體檔案，對應編譯時的核心版本。

重要性： 每次重新編譯核心，符號位址皆會改變，必須更新 System.map。雖然核心本身不直接使用它，但 klogd、lsof、ps 等工具依賴它進行位址-名稱解析；若缺失或版本錯誤，會導致核心日誌輸出不可靠、除錯困難，甚至部分需解析符號的驅動無法載入。klogd 會依序在 /boot/System.map、/System.map、/usr/src/linux/System.map 尋找，並能智慧匹配版本。