为ARMv6/Thumb(arm1136j-s)构建Linux内核时出现异常汇编输出

我使用Buildroot 2023.02.7为嵌入式模拟器生成Linux镜像，执行arm/boot/compressed/misc.c中的decompress_kernel函数时解压失败，核心问题是生成的汇编代码存在异常——错误地用r0中的output_data指针篡改了error函数的代码。

相关C代码 #

void decompress_kernel(unsigned long output_start, unsigned long free_mem_ptr_p, unsigned long free_mem_ptr_end_p, int arch_id) {
    int ret;

    output_data     = (unsigned char *)output_start;
    free_mem_ptr        = free_mem_ptr_p;
    free_mem_end_ptr    = free_mem_ptr_end_p;
    __machine_arch_type = arch_id;

#ifdef CONFIG_ARCH_EP93XX
    ep93xx_decomp_setup();
#endif
    arch_decomp_setup();

    putstr("Uncompressing Linux...");
    ret = do_decompress(input_data, input_data_end - input_data,
                output_data, error);
    if (ret)
        error("decompressor returned an error");
    else
        putstr(" done, booting the kernel.\n");
}

异常汇编代码（zImage加载到0x2070'0000） #

20700920:       b5f0            push    {r4, r5, r6, r7, r14}

20700922:       4e27            ldr     r6, [pc, #156]  @ (0x207009c0)
20700924:       4c27            ldr     r4, [pc, #156]  @ (0x207009c4)
20700926:       447e            add     r6, r15
20700928:       5937            ldr     r7, [r6, r4]    <--- 将'error'函数地址存入r7

2070092a:       2455            movs    r4, #85 @ 0x55  <--- 将字符'U'存入r4
2070092c:       6038            str     r0, [r7, #0]    <--- 用r0中的output_data指针篡改'error'函数的代码
(...)

编译细节与已尝试操作 #

• 原本指定使用-O0优化，但实际编译参数显示为-O2，Buildroot未遵守设置的优化级别
• 使用Buildroot构建的GCC 12.x、binutils 2.38、musl工具链，中间汇编阶段已出现相同问题
• 尝试过调整多种Thumb代码生成配置、强制关闭优化，问题仍未解决

排查建议 #

• Buildroot内核编译配置检查：
  • 确认BR2_TARGET_OPTIMIZATION是否正确设置为-O0，同时检查内核Makefile中是否存在强制覆盖优化级别的逻辑（比如KBUILD_CFLAGS中硬编码的-O2）
  • 核对CONFIG_CPU_THUMBONLY等Thumb相关配置是否与目标模拟器架构匹配，部分ARM架构对Thumb代码的内存访问有严格对齐要求
• error函数定义与调用验证：
  • 检查error函数是否被错误标记为__attribute__((section(".data")))或类似属性，导致代码段被放到数据段从而被误写
  • 确认do_decompress的第四个参数类型是否与error函数签名匹配，避免因函数指针类型不匹配导致的汇编生成错误
• 工具链兼容性验证：
  • 替换为官方预编译的ARM交叉工具链（如Linaro GCC 12.x）重新编译，排除Buildroot自制工具链的潜在bug
  • 检查binutils的链接脚本，确认代码段（.text）是否被错误设置为可写，正常情况下代码段应设为只读
• 内核压缩配置调整：
  • 确认使用的压缩算法（gzip/lz4等）是否与模拟器架构兼容，尝试切换压缩算法验证问题是否消失
  • 检查CONFIG_KERNEL_COMPRESSION配置，确保未启用模拟器不支持的压缩特性

内容的提问来源于stack exchange，提问作者svc 1.380649