linux内核Makefile整体分析
转自:http://www.cnblogs.com/amanlikethis/p/3675486.html
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一、概述
1、本文的意义
众多的资料(《嵌入式Linux应用开发完全手册》、Documentation/kbuild/makefiles.txt)已经向我们展示了一个初级Linux用户者应该懂得的知识--怎样添加需要编译的文件、添加编译的规则、多个源文件构成一个目标文件的情况等。
但是,一种“找到真相”的冲动迫使我想了解Linux内核编译的整个过程是怎样的。为此,查了很多资料,发现《深度探索Linux操作系统:系统构建和原理解析》一文的第三章对该问题有很详细的论述。
经过一番分析,也有自己的想法,写于此。本文主要讨论的是Linux内核编译的整个过程,以此为基础,再来讨论诸如Linux内核Makefile的特点、构成元素等其他的问题。
对于分析Linux Makefile的整个编译过程,笔者认为需要对Makefile有一定的基础。如果之前没接触过Makefile的,不建议看本文。另外,对于那些只需要初级认识的Linux用户也无需对此付出过多精力,可以直接飘过。
2、Linux内核Makefile文件组成
名称 | 描述 |
顶层 Makefile | 它是所有Makefile文件的核心,从总体上控制着内核的编译、连接 |
arch/$(ARCH)/Makefile | 对应体系结构的Makefile,它用来决定哪些体系结构相关的文件参与内核的生成,并提供一些规则来生成特定格式的内核映像 |
scripts/Makefile.* | Makefile公用的通用规则、脚本等 |
子目录kbuild Makefiles | 各级子目录的Makefile相对简单,被上一层Makefile.build调用来编译当前目录的文件。 |
顶层.config | 配置文件,配置内核时生成。所有的Makefile文件(包括顶层目录和各级子目录)都是根据.config来决定使用哪些文件的 |
scripts/Makefile.*中有公用的通用规则,展示如下:
Makefile.build | 被顶层Makefile所调用,与各级子目录的Makefile合起来构成一个完整的Makefile文件,定义.lib、built-in.o以及目标文件.o的生成规则。这个Makefile文件生成了子目录的.lib、built-in.o以及目标文件.o |
Makefile.clean | 被顶层Makefile所调用,用来删除目标文件等 |
Makefile.lib | 被Makefile.build所调用,主要是对一些变量的处理,比如说在obj-y前边加上obj目录 |
Kbuild.include | 被Makefile.build所调用,定义了一些函数,如if_changed、if_changed_rule、echo-cmd |
总结:
Linux内核Makefile体系核心的Makefile文件就两个:顶层Makefile、scripts/Makefile.build。
子目录中的Makefile、kbuild不是Makefile文件(完整的Makefile文件),只能算作是Makefile的包含文件。
顶层Makefile文件负责将各个目录生成的*.built-in.o、lib.a等文件连接到一起。而scripts/Makefile.build 包含子目录中的Makefile文件来生成这些*.built-in.o、lib.a、*.o等文件。
二、Linux内核Makefile的“make解析”过程
本文的实验源码是对“linux-2.6.30.4”进行移植后的运行在TQ2440开发板上的源码包。
1 顶层Makefile阶段
1、从总目标uImage说起
内核配置完成后,在顶层目录中执行“#make uImage”便开始编译内核。但是,uImage却不是在顶层Makefile中定义,而是在arch/$(ARCH)/Makefile中定义。
顶层Makefile Line 452:
include $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/Makefile
其中srctree为源码绝对路径,以我的环境为例,它的值等于/workspace/linux-2.6.30.4;而SRCARCH := $(ARCH),即该变量等于架构名称,我们以arm为例进行说明。
arch/arm/Makefile Line 230:
zImage Image xipImage bootpImage uImage: vmlinux
可见uImage依赖于vmlinux,要先生成vmlinux,然后执行下边这条指令完成编译。
arch/arm/Makefile Line 231:
$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@
<1> Q的定义:选择静态编译与否(是否打印编译信息)
ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)
quiet =
Q =
else
quiet=quiet_
Q = @
endif
<2> MAKE: 系统环境变量,值为make
<3> build: 值为“-f scripts/Makefile.build obj=”实际上就是调用子Makefile--scripts/Makefile.build,然后传递参数目标文件夹。
Kbuild.include Line 141:
# Shorthand for $(Q)$(MAKE) -f scripts/Makefile.build obj=
# Usage:
# $(Q)$(MAKE) $(build)=dir
build := -f $(if $(KBUILD_SRC),$(srctree)/)scripts/Makefile.build obj
Kbuild.include被顶层Makefile所包含
顶层Makefile Line 312:
# We need some generic definitions (do not try to remake the file).
$(srctree)/scripts/Kbuild.include: ;
include $(srctree)/scripts/Kbuild.include
2、vmlinux的生成
# vmlinux image - including updated kernel symbols
vmlinux: $(vmlinux-lds) $(vmlinux-init) $(vmlinux-main) vmlinux.o $(kallsyms.o) FORCE
ifdef CONFIG_HEADERS_CHECK
$(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile headers_check
endif
ifdef CONFIG_SAMPLES
$(Q)$(MAKE) $(build)=samples
endif
ifdef CONFIG_BUILD_DOCSRC
$(Q)$(MAKE) $(build)=Documentation
endif
$(call vmlinux-modpost)
$(call if_changed_rule,vmlinux__)
$(Q)rm -f .old_version
vmlinux的依赖是“$(vmlinux-lds) $(vmlinux-init) $(vmlinux-main) vmlinux.o $(kallsyms.o) FORCE”,要想生成vmlinux必须要先把这些原材料准备好。
<1> vmlinux-lds
在编译之前要把连接脚本先生成,最后的连接阶段会用的着。
顶层Makefile Line 699:
vmlinux-lds := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
<2> vmlinux-init
顶层Makefile Line 696:
vmlinux-init := $(head-y) $(init-y)
①head-y
arch/arm/Makefile Line 100:
head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o arch/arm/kernel/init_task.o
②init-y
顶层Makefile Line 477:
init-y := init/ 顶层Makefile Line 661:
init-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y))
init-y最终等于init/built-in.o
<3>vmlinux-main
顶层Makefile Line 697:
vmlinux-main := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)
① core-y
arch/arm/Makefile Line 196:
core-y += arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/ arch/arm/Makefile Line 197:
core-y += $(machdirs) $(platdirs) 顶层Makefile Line 481:
core-y := usr/ 顶层Makefile Line 650:
core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ 顶层Makefile Line 662:
core-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(core-y))
core-y最终等于
core-y := usr/built-in.o kernel/built-in.o mm/built-in.o fs/built-in.o ipc/built-in.o security/built-in.o \
crypto/built-in.o block/built-in.o arch/arm/kernel/built-in.o arch/arm/mm/built-in.o arch/arm/common/built-in.o
② libs-y
libs-y := arch/arm/lib/ $(libs-y) 顶层Makefile Line 480:
libs-y := lib/ 顶层Makefile Line 665:
libs-y1 := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y)) 顶层Makefile Line 666:
libs-y2 := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y)) 顶层Makefile Line 667:
libs-y := $(libs-y1) $(libs-y2)
libs-y最终等于arch/arm/lib/lib.a lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o lib/built-in.o
③drivers-y
顶层Makefile Line 478:
drivers-y := drivers/ sound/ firmware/ 顶层Makefile Line 663:
drivers-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y))
drivers-y值最终等于rivers/built-in.o sound/built-in.o firmware/built-in.o
④net-y
顶层Makefile Line 479:
net-y := net/ 顶层Makefile Line 664:
net-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(net-y))
net-y最终等于net/built-in.o
<4> vmlinux.o
目前还未分析
<5> kallsyms.o
目前还未分析
<6> FORCE
它的目的是强迫重建vmlinux(无论上边的原材料是否已经构建,无论上边的原材料是否比已经生成的目标新,都要重建),这种用法在Linux Makefile体系中经常见到。
PHONY += FORCE
FORCE: # Declare the contents of the .PHONY variable as phony. We keep that
# information in a variable so we can use it in if_changed and friends.
.PHONY: $(PHONY)
可以看到FORCE为一个伪目标,所以无论如何都要重建vmlinux。
<7> 通过编译查看最终的依赖文件
root@daneiqi:/workspace/linux-EmbedSky# make uImage V=1
arm-linux-ld -EL -p --no-undefined -X --build-id -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o
arch/arm/kernel/init_task.o init/built-in.o --start-group usr/built-in.o arch/arm/kernel/built-in.o
arch/arm/mm/built-in.o arch/arm/common/built-in.o arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o
arch/arm/mach-s3c2400/built-in.o arch/arm/mach-s3c2412/built-in.o arch/arm/mach-s3c2440/built-in.o
arch/arm/mach-s3c2442/built-in.o arch/arm/mach-s3c2443/built-in.o arch/arm/plat-s3c24xx/built-in.o
arch/arm/plat-s3c/built-in.o kernel/built-in.o mm/built-in.o fs/built-in.o ipc/built-in.o security/built-in.o
crypto/built-in.o block/built-in.o arch/arm/lib/lib.a lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o lib/built-in.o
drivers/built-in.o sound/built-in.o firmware/built-in.o net/built-in.o --end-group .tmp_kallsyms2.o
命令中的参数V=1的含义是“顶层Makefile Line 36: # Use 'make V=1' to see the full commands”。
3、vmlinux-lds、vmlinux-init、vmlinux-main的生成
<1> vmlinux-dirs
顶层Makefile Line 871:
$(sort $(vmlinux-init) $(vmlinux-main)) $(vmlinux-lds): $(vmlinux-dirs) ;
vmlinux的主要构成文件vmlinux-init、vmlinux-main、vmlinux-lds的依赖是vmlinux-dirs。
顶层Makefile Line 652:vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
$(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
$(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))
filter首先过滤掉不是文件夹的(带“/”的就是文件夹),然后patsubst将所有的文件夹后边的“/”去掉。笔者在顶层Makefile中添加一个伪目标Debug,使它打印vmlinux-dirs,然后在终端上执行命令"make Debug"得到vmlinux-dirs的值为:
init usr arch/x86/kernel arch/x86/mm arch/x86/crypto arch/x86/vdso kernel mm fs ipc security crypto block drivers sound firmware net lib arch/x86/lib
可见vmlinux-dirs都是源码包本来存在的文件夹,怎么通过这些文件夹的名字来生成它们目录下的*.built-in.o、lib.a呢?
<2> vmlinux-dirs对应的命令
顶层Makefile Line 879:
PHONY += $(vmlinux-dirs)
$(vmlinux-dirs): prepare scripts
$(Q)$(MAKE) $(build)=$@
vmlinux-dir所代表的目录都是伪目标,这样即使这些文件夹是存在的,也要执行它们对应的命令。
① prepare
在正式开始编译之前,要先将准备工作做好,检查输出目录是否与源码目录分开、如果分开了要创建这样的目录,还要生成include/config/kernel.release、include/linux/version.h include/linux/utsrelease.h 等文件。
Line 955:
PHONY += prepare archprepare prepare0 prepare1 prepare2 prepare3 Line 957:
# prepare3 is used to check if we are building in a separate output directory,
Line 961:
prepare3: include/config/kernel.release Line 975:
# prepare2 creates a makefile if using a separate output directory
Line 976:
prepare2: prepare3 outputmakefile Line 978:
prepare1: prepare2 include/linux/version.h include/linux/utsrelease.h \ Line 982:
archprepare: prepare1 scripts_basic Line 984:
prepare0: archprepare FORCE
$(Q)$(MAKE) $(build)=.
$(Q)$(MAKE) $(build)=. missing-syscalls Line 989:
prepare: prepare0
②scripts
准备工作还包括scripts,这些脚本用来决定编译时的选项,例如include/config/auto.conf。
Line 384:
# Basic helpers built in scripts/
PHONY += scripts_basic
scripts_basic:
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic Line 472:
PHONY += scripts
scripts: scripts_basic include/config/auto.conf
③$(Q)$(MAKE) $(build)=$@
编译命令是至关重要的一句话,这句话就是来调用通用子Makefile文件--scripts/Makefile.build。$@会依次被vmlinux-dirs中的文件夹代替,从而依次执行命令"make -f scripts/Makefile.build obj=$@"
编译该目录中的文件以生成*.built-in.o、lib.a等文件。
我们以$@为drivers为例进行以下内容的说明,下边这条命令最终的结果是生成drivers/built-in.o。
make -f scripts/Makefile.build obj=drivers
2 scripts/Makefile.build的第一次调用阶段
转战到scripts/Makefile.build,obj=drivers被带到该文件,首先看一下这个文件都包含了哪些文件
1、Makefile.build的包含文件
Line 34:
-include include/config/auto.conf Line 36:
include scripts/Kbuild.include Line 41:
# The filename Kbuild has precedence over Makefile
kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
include $(kbuild-file) Line 52:
include scripts/Makefile.lib Line 61:
# Do not include host rules unless needed
ifneq ($(hostprogs-y)$(hostprogs-m),)
include scripts/Makefile.host
endif
包含文件有依据.config生成的配置文件include/config/auto.conf、include scripts/Kbuild.include、
$(kbuild-file)(也就是子目录的Makefile或者kbuild)、include scripts/Makefile.lib、include scripts/Makefile.host(只在一定情况下才被包含进入)。
这里着重讲一下kbuild-file值的变化过程,kbuild-dir的等式中有filter函数,它的目的是将不是以“/”开头的目录滤除,显然我们的src=drivers,所以就被滤除掉,这个函数的值为空。
scripts/Makefile.build Line 5:
src := $(obj)
$(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))的结果最终等于$(srctree)/$(src),也就是给src添加绝对路径。所以kbuild-dir值等于/workspace/linux-2.6.30.4/drivers。
kbuild-file右边的等式,首先查看在kbuild-dir目录中是否有Kbuild存在,如果有就等于这个文件,否则使用这个目录中的Makefile文件。kbuild-file最终等于/workspace/linux-2.6.30.4/drivers/Makefile。
2、scripts/Makefile.build的总目标
PHONY := __build
__build: scripts/Makefile.build Line 93:
__build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
$(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
$(subdir-ym) $(always)
@:
<1> KBUILD_BUILTIN
在终端以#Make uImage执行Make时,KBUILD_BUILTIN := 1。
KBUILD_BUILTIN := 1 # If we have only "make modules", don't compile built-in objects.
# When we're building modules with modversions, we need to consider
# the built-in objects during the descend as well, in order to
# make sure the checksums are up to date before we record them. ifeq ($(MAKECMDGOALS),modules)
KBUILD_BUILTIN := $(if $(CONFIG_MODVERSIONS),1)
endif
顶层Makefile Line 264:
export KBUILD_MODULES KBUILD_BUILTIN
<2> builtin-target
scripts/Makefile.build Line 85:
ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-n) $(obj-) $(lib-target)),)
builtin-target := $(obj)/built-in.o
endif
builtin-target值为drivers/built-in.o
<3> lib-target
scripts/Makefile.build Line 81:
ifneq ($(strip $(lib-y) $(lib-m) $(lib-n) $(lib-)),)
lib-target := $(obj)/lib.a
endif
lib-target的值为drivers/lib.a
<4> $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target))
初步认识时定义编译的模块
<5> subdir-ym
subdir-ym的定义
__subdir-y := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(obj-y)))
subdir-y += $(__subdir-y)
__subdir-m := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(obj-m)))
subdir-m += $(__subdir-m)
scripts/Makefile.lib Line 47:
subdir-ym := $(sort $(subdir-y) $(subdir-m))
scripts/Makefile.lib Line 89:
subdir-ym := $(addprefix $(obj)/,$(subdir-ym))
__subdir-y和__subdir-m首先将obj-y、obj-m中的非文件夹滤除,然后通过patsubst函数将最后的“/”去除。注意到drivers/Makefile中的obj-y、obj-m通通都是文件夹。我们以obj-y = net/为例进行以下内容的说明,所以__subdir-y=net。
subdir-ym就是在__subdir-y和__subdir-m前边添加obj的前缀,所以最终等于drivers/net。
3、drivers/built-in.o的生成
scripts/Makefile.build的总目标__build中的一个目标是 builtin-target,而它的值为drivers/built-in.o,现在就来看看它是怎样生成的。
scripts/Makefile.build Line 288:
$(builtin-target): $(obj-y) FORCE
$(call if_changed,link_o_target)
<1> drivers/built-in.o的依赖
drivers/built-in.o依赖于obj-y(子目标),然后通过调用一个if_changed函数,将这些子目标连接起来,生成drivers/built-in.o。通过命令打印查看连接命令如下:
drivers/video/built-in.o
drivers/char/built-in.o drivers/gpu/built-in.o drivers/serial/built-in.o drivers/base/built-in.o
drivers/block/built-in.o drivers/misc/built-in.o drivers/mfd/built-in.o drivers/macintosh/built-in.o
drivers/scsi/built-in.o drivers/net/built-in.o drivers/ieee1394/built-in.o drivers/cdrom/built-in.o
drivers/auxdisplay/built-in.o drivers/mtd/built-in.o drivers/usb/built-in.o drivers/usb/gadget/built-in.o
drivers/input/built-in.o drivers/rtc/built-in.o drivers/i2c/built-in.o drivers/media/built-in.o
drivers/watchdog/built-in.o drivers/lguest/built-in.o drivers/idle/built-in.o drivers/mmc/built-in.o
drivers/firmware/built-in.o drivers/crypto/built-in.o drivers/hid/built-in.o drivers/platform/built-in.o
看下边的代码,原来drivers/Makefile中的obj-y是一群目录,通过第一行代码后就给这些目录后边加上了built-in.o,再经过第二行代码,给它们冠以前缀。我们以obj-y=net/为例说明,经过第一行代码obj-y=net/built-in.o,经过第二行代码obj-y=drivers/net/built-in.o
scripts/Makefile.lib Line 42:
obj-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(obj-y))
scripts/Makefile.lib Line 78:
obj-y := $(addprefix $(obj)/,$(obj-y))
<2> if_changed函数
通过if_changed函数,完成了把这些子目录中的目标连接生成dirvers/built-in.o。
Kbuild.include Line 192:
if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)), \
@set -e; \
$(echo-cmd) $(cmd_$(1)); \
echo 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)
既然是函数,就会传递参数。相对于C语言来说形参就是(1),而传递实参的方法就是(call
if_changed,link_o_target),其中call是调用函数命令,if_changed是调用函数名,后边的link_o_target就是实参。
①$(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check))
any-prereq检查是否有依赖比目标新,或者依赖还没有创建;arg-check检查编译目标的命令相对上次是否发生变化。如果两者中只要有一个发生改变,if_changed的值就等于
@set -e; \
$(echo-cmd) $(cmd_$(1)); \
echo 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd
否则,if_changed的值为空,也就是说$(call if_changed,link_o_target)将什么也不执行,因为没必要执行。
②set -e 是说下边的命令如果出错了就直接返回,不再继续执行
③echo-cmd
Kbuild.include Line 156:
echo-cmd = $(if $($(quiet)cmd_$(1)),\
echo ' $(call escsq,$($(quiet)cmd_$(1)))$(echo-why)';)
echo-cmd就是打印出调用的命令。if ((quiet)cmd_(1))是判断命令(quiet)cmd_(1)或者cmd_(1)是否定义,也就是quiet_cmd_link_o_target或者cmd_link_o_target是否定义。如果有定义,echo-cmd就会将这个命令打印出来,也就是打印。
④$(cmd_$(1))
对于 $(call if_changed,link_o_target),该命令就是cmd_link_o_target。
scripst/Makefile.build Line 283:
cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
$(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) \
$(cmd_secanalysis),\
rm -f $@; $(AR) rcs $@)
$(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) ,这个就是连接命令。
总结:
if_changed函数的核心功能就是判断是否需要更新目标,如果需要就执行表达式$(cmd_$(1))展开后的值来完成重建目标。
4、drivers/net/built-in.o
drivers/built-in.o的依赖如何生成呢,比如说drivers/net/built-in.o,还记得subdir-ym吗?subdir-ym记录了当前目录里边要参与编译连接的子文件夹。在 “2 scripts/Makefile.build阶段 2、scripts/Makefile.build的总目标 <5> $(subdir-ym)”中,我们假定subdir-ym=drivers/net。
Makefile.build Line 356:
PHONY += $(subdir-ym)
$(subdir-ym):
$(Q)$(MAKE) $(build)=$@
$(Q)$(MAKE) $(build)=$@就是再一次调用scripts/Makefile.build,并传递参数drivers/net,这和生成drivers/built-in.o没什么差别。
3 scripts/Makefile.build的再一次调用阶段
再次转战到scripts/Makefile.build,obj=drivers/net被带到该文件。
1、Makefile.build的包含文件
其包含文件与第一次调用阶段没什么大的区别,最为重要的区别就是包含子目录Makefile的改变,这次包含的文件是/workspace/linux-2.6.30.4/drivers/net/Makefile。
2、scripts/Makefile.build的总目标
总目标中的builtin-target值为drivers/net/built-in.o
3、drivers/net/built-in.o的生成
scripts/Makefile.build Line 288:
$(builtin-target): $(obj-y) FORCE
$(call if_changed,link_o_target)
由于子目录的Makefile变成了/workspace/linux-2.6.30.4/drivers/net/Makefile,所以obj-y对应的发生了变化。通过执行编译查看这个连接过程。
arm-linux-ld -EL -r -o drivers/net/built-in.o drivers/net/mii.o drivers/net/Space.o
drivers/net/loopback.o drivers/net/dm9000.o drivers/net/arm/built-in.o drivers/net/e1000/built-in.o
<1> drivers/net/built-in.o的依赖
从drivers/net/Makefile中摘出两个典型的obj-y组成部分如下所示:
drivers/net/Makefile Line 5:
obj-$(CONFIG_E1000) += e1000/ drivers/net/Makefile Line 230:
obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o
drivers/net/built-in.o的依赖包含了文件夹,并且包含了直接由C文件生成的目标文件.o。
scripts/Makefile.lib Line 42:
obj-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(obj-y)) scripts/Makefile.lib Line 78:
obj-y := $(addprefix $(obj)/,$(obj-y))
第一行代码让obj-y如果是文件夹,就添加built-in.o,如果是普通的目标文件*.o,什么也不操作;第二行代码冠以目录obj。所以obj-y最终等于drivers/net/e1000/built-in.o、drivers/net/dm9000.o。
我们越来越接近最终的目标了--分析到最底层的C文件生成目标文件。
<2> if_changed函数
drivers/net/built-in.o也是一个由众多的文件组成的库文件,所以也是通过调用if_changed函数完成连接。
4、drivers/net/dm9000.o
# Built-in and composite module parts
$(obj)/%.o: $(src)/%.c FORCE
$(call cmd,force_checksrc)
$(call if_changed_rule,cc_o_c) scripts/Makefile.build Line 263:
$(obj)/%.o: $(src)/%.S FORCE
$(call if_changed_dep,as_o_S)
$(obj)/%.o: $(src)/%.c FORCE是编译C程序,$(obj)/%.o: $(src)/%.S FORCE是编译汇编程序
<1> drivers/net/dm9000.o的依赖
drivers/net/dm9000.o的依赖是对应的$(src)/%.c,也就是drivers/net/dm9000.c。
<2>cmd函数
scripts/Kbuild Line 160:
cmd = @$(echo-cmd) $(cmd_$(1))
此函数还未做深入分析。
<2>if_changed_rule函数
# Usage: $(call if_changed_rule,foo)
# Will check if $(cmd_foo) or any of the prerequisites changed,
# and if so will execute $(rule_foo).
if_changed_rule = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check) ), \
@set -e; \
$(rule_$(1)))
$(call if_changed_rule,cc_o_c),从而会调用函数if_changed_rule,接着会执行命令$(rule_$(1))),也就是rule_cc_o_c。
define rule_cc_o_c
$(call echo-cmd,checksrc) $(cmd_checksrc) \
$(call echo-cmd,cc_o_c) $(cmd_cc_o_c); \
$(cmd_modversions) \
$(cmd_record_mcount) \
scripts/basic/fixdep $(depfile) $@ '$(call make-cmd,cc_o_c)' > \
$(dot-target).tmp; \
rm -f $(depfile); \
mv -f $(dot-target).tmp $(dot-target).cmd
endef
其中$(cmd_cc_o_c)命令的定义是
scripts/Makefile.build Line 179:
cmd_cc_o_c = $(CC) $(c_flags) -c -o $@ $<
5、drivers/net/e1000/built-in.o的生成
subdir-ym肯定包含有文件夹drivers/net/e1000,于是继续再一次调用scripts/Makefile.build来完成drivers/net/e1000/built-in.o的生成。
Makefile.build Line 356:
PHONY += $(subdir-ym)
$(subdir-ym):
$(Q)$(MAKE) $(build)=$@
三、Linux内核整体编译过程
经过解析过程的分析,编译过程就是解析过程的相反操作。
1、生成准备文件
①控制C程序的头文件
include/linux/version.h include/linux/utsrelease.h、include/linux/autoconf.h
②控制编译连接的文件
arch/arm/kernel/vmlinux.lds、include/config/auto.conf等文件。
2、 由C程序源码和汇编语言源码生成目标文件(*.o)
3、将目标文件连接成*.built-in.o、*/lib.a等文件
4、将紧接着顶层目录的子目录中的*.built-in.o以及部分重要的*.o文件连接生成vmlinux
5、根据arch/arm/Makefile的规则生成zImage、uImage等
四、Linux内核编译构成元素
1、Makefile的目标
<1> 总目标
总目标实际上是在arch/arm/Makefile中定义了,比方说zImage、uImage,顶层Makefile紧接着定义了这些终极目标直接的依赖目标vmlinux。
<2> 各级子目标
各级子目标是在scripts/Makefile.build中的__build中定义的,例如传递参数obj=drivers后的目标是drivers/built-in.o。
这些目标的依赖其实又成为了新的目标,例如drivers/net/built-in.o、drivers/net/dm9000.o。
2、Makefile的依赖
<1> 总目标的依赖
vmlinux-lds vmlinux-init vmlinux-main vmlinux.o kallsyms.o
<2> 各级子目标的依赖
各级子目标的依赖是由子目录中的Makefile(实际是scripts/Makefile.build的包含文件)和scripts/Makefile.lib共同完成确定的。
子目录中的Makefile负责选材,而scripts/Makefile.lib负责加工。
3、Makefile的规则
<1> 总目标的连接规则
总目标vmlinux的连接规则就是在顶层Makefile中定义的,至于zImage、uImage则是在arch/arm/Makefile中定义的。
<2>子目标的编译连接规则
主要是在scripts/Makefile.build、scripts/Kbuild.include中定义的,其中scripts/Kbuild.include定义了许多诸如if_changed的函数。
4、Makefile的编译连接选项
本文并没有讨论。
五、Linux内核Makefile特点
1、两个Makefile
顶层Makefile文件负责将各个目录生成的*.built-in.o、lib.a等文件连接到一起生成vmlinux。而scripts/Makefile.build 包含子目录中的Makefile文件以及scripts/中的众多脚本来生成这些*.built-in.o、lib.a、*.o等文件。
通过“make -f scripts/Makefile.build obj=”的方法完成了顶层Makefile到scripts/Makefile.build的调用生成*/built-in.o,以及scripts/Makefile.build的自调用生成更低一级子目录的*/built-in.o。
2、编译的目录始终是顶层目录
“make -C”命令会先切换工作目录,然后执行该目录中的Makefile,u-boot就是采用这种方法。而linux则是利用“make -f”的方法,所以编译的目录始终是顶层目录。
3、通用规则
Linux内核Makefile的通用子Makefile是scripts/Makefile.build,而通用的其他规则则是scripts中的其他文件。
参考资料:《深度探索Linux操作系统:系统构建和原理解析》
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