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Linux 内核顶层Makefile 详解

發(fā)布時間：2023/12/10 linux 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Linux 内核顶层Makefile 详解小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

前幾章我們重點講解了如何移植uboot 到I.MX6U-ALPHA 開發(fā)板上，從本章開始我們就開始學(xué)習(xí)如何移植Linux 內(nèi)核。同uboot 一樣，在具體移植之前，我們先來學(xué)習(xí)一下Linux 內(nèi)核的頂層Makefile 文件，因為頂層Makefile 控制著Linux 內(nèi)核的編譯流程。

前602行分析

Linux 的頂層Makefile 和uboot 的頂層Makefile 非常相似，因為uboot 參考了Linux，前602行幾乎一樣，所以前面部分我們大致看一下就行了。

1、版本號
頂層Makefile 一開始就是Linux 內(nèi)核的版本號，如下所示：

1 VERSION = 4 2 PATCHLEVEL = 1 3 SUBLEVEL = 15 4 EXTRAVERSION =

可以看出，Linux 內(nèi)核版本號為4.1.15。

2、MAKEFLAGS 變量
MAKEFLAGS 變量設(shè)置如下所示：

16 MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)

3、命令輸出
Linux 編譯的時候也可以通過“V=1”來輸出完整的命令，這個和uboot 一樣，相關(guān)代碼如下所示：

69 ifeq ("$(origin V)", "command line") 70 KBUILD_VERBOSE = $(V) 71 endif 72 ifndef KBUILD_VERBOSE 73 KBUILD_VERBOSE = 0 74 endif 75 76 ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1) 77 quiet = 78 Q = 79 else 80 quiet=quiet_ 81 Q = @ 82 endif

4、靜默輸出
Linux 編譯的時候使用“make -s”就可實現(xiàn)靜默編譯，編譯的時候就不會打印任何的信息，同uboot 一樣，相關(guān)代碼如下：

87 ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),) # make-4 88 ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),) 89 quiet=silent_ 90 endif 91 else # make-3.8x 92 ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),) 93 quiet=silent_ 94 endif 95 endif 96 97 export quiet Q KBUILD_VERBOSE

5、設(shè)置編譯結(jié)果輸出目錄
Linux 編譯的時候使用“O=xxx”即可將編譯產(chǎn)生的過程文件輸出到指定的目錄中，相關(guān)代碼如下

116 ifeq ($(KBUILD_SRC),) 117 118 # OK, Make called in directory where kernel src resides 119 # Do we want to locate output files in a separate directory? 120 ifeq ("$(origin O)", "command line") 121 KBUILD_OUTPUT := $(O) 122 endif

6、代碼檢查
Linux 也支持代碼檢查，使用命令“make C=1”使能代碼檢查，檢查那些需要重新編譯的文件。“make C=2”用于檢查所有的源碼文件，頂層Makefile 中的代碼如下：

172 ifeq ("$(origin C)", "command line") 173 KBUILD_CHECKSRC = $(C) 174 endif 175 ifndef KBUILD_CHECKSRC 176 KBUILD_CHECKSRC = 0 177 endif

7、模塊編譯
Linux 允許單獨編譯某個模塊，使用命令“make M=dir”即可，舊語法“make SUBDIRS=dir”也是支持的。頂層Makefile 中的代碼如下：

179 # Use make M=dir to specify directory of external module to build 180 # Old syntax make ... SUBDIRS=$PWD is still supported 181 # Setting the environment variable KBUILD_EXTMOD take precedence 182 ifdef SUBDIRS 183 KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS) 184 endif 185 186 ifeq ("$(origin M)", "command line") 187 KBUILD_EXTMOD := $(M) 188 endif 189 190 # If building an external module we do not care about the all: rule 191 # but instead _all depend on modules 192 PHONY += all 193 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),) 194 _all: all 195 else 196 _all: modules 197 endif 198 199 ifeq ($(KBUILD_SRC),) 200 # building in the source tree 201 srctree := . 202 else 203 ifeq ($(KBUILD_SRC)/,$(dir $(CURDIR))) 204 # building in a subdirectory of the source tree 205 srctree := .. 206 else 207 srctree := $(KBUILD_SRC) 208 endif 209 endif 210 objtree := . 211 src := $(srctree) 212 obj := $(objtree) 213 214 VPATH := $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD)) 215 216 export srctree objtree VPATH

外部模塊編譯過程和uboot 也一樣，最終導(dǎo)出srctree、objtree 和VPATH 這三個變量的值，其中srctree=.，也就是當(dāng)前目錄，objtree 同樣為“.”。

8、設(shè)置目標(biāo)架構(gòu)和交叉編譯器

同uboot 一樣，Linux 編譯的時候需要設(shè)置目標(biāo)板架構(gòu)ARCH 和交叉編譯器CROSS_COMPILE，在頂層Makefile 中代碼如下：

252 ARCH ?= $(SUBARCH) 253 CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

為了方便，一般直接修改頂層Makefile 中的ARCH 和CROSS_COMPILE，直接將其設(shè)置為對應(yīng)的架構(gòu)和編譯器，比如本教程將ARCH 設(shè)置為為arm，CROSS_COMPILE 設(shè)置為arm-linux-gnueabihf-，如下所示：

252 ARCH ?= arm 253 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-

設(shè)置好以后我們就可以使用如下命令編譯Linux 了：

make xxx_defconfig //使用默認(rèn)配置文件配置Linux make menuconfig //啟動圖形化配置界面 make -j16 //編譯Linux

9、調(diào)用scripts/Kbuild.include 文件

同uboot 一樣，Linux 頂層Makefile 也會調(diào)用文件scripts/Kbuild.include，頂層Makefile 相應(yīng)代碼如下：

348 # We need some generic definitions (do not try to remake the file). 349 scripts/Kbuild.include: ; 350 include scripts/Kbuild.include

10、交叉編譯工具變量設(shè)置
頂層Makefile 中其他和交叉編譯器有關(guān)的變量設(shè)置如下：

353 AS = $(CROSS_COMPILE)as 354 LD = $(CROSS_COMPILE)ld 355 CC = $(CROSS_COMPILE)gcc 356 CPP = $(CC) -E 357 AR = $(CROSS_COMPILE)ar 358 NM = $(CROSS_COMPILE)nm 359 STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip 360 OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy 361 OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

LA、LD、CC 等這些都是交叉編譯器所使用的工具。

11、頭文件路徑變量

頂層Makefile 定義了兩個變量保存頭文件路徑：USERINCLUDE 和LINUXINCLUDE，相關(guān)代碼如下：

381 USERINCLUDE := \ 382 -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include/uapi \ 383 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \ 384 -I$(srctree)/include/uapi \ 385 -Iinclude/generated/uapi \ 386 -include $(srctree)/include/linux/kconfig.h 387 388 # Use LINUXINCLUDE when you must reference the include/ directory. 389 # Needed to be compatible with the O= option 390 LINUXINCLUDE := \ 391 -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include \ 392 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \ 393 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated \ 394 $(if $(KBUILD_SRC), -I$(srctree)/include) \ 395 -Iinclude \ 396 $(USERINCLUDE)

第381~386 行是USERINCLUDE 是UAPI 相關(guān)的頭文件路徑，第390~396 行是LINUXINCLUDE 是Linux 內(nèi)核源碼的頭文件路徑。重點來看一下LINUXINCLUDE，其中 srctree=.，hdr-arch=arm，KBUILD_SRC 為空，因此，將USERINCLUDE 和LINUXINCLUDE 展開以后為：

USERINCLUDE := \ -I./arch/arm/include/uapi \ -Iarch/arm/include/generated/uapi \ -I./include/uapi \ -Iinclude/generated/uapi \ -include ./include/linux/kconfig.h LINUXINCLUDE := \ -I./arch/arm/include \ -Iarch/arm/include/generated/uapi \ -Iarch/arm/include/generated \ -Iinclude \ -I./arch/arm/include/uapi \ -Iarch/arm/include/generated/uapi \ -I./include/uapi \ -Iinclude/generated/uapi \ -include ./include/linux/kconfig.h

12、導(dǎo)出變量

頂層Makefile 會導(dǎo)出很多變量給子Makefile 使用，導(dǎo)出的這些變量如下：

417 export VERSION PATCHLEVEL SUBLEVEL KERNELRELEASE KERNELVERSION 418 export ARCH SRCARCH CONFIG_SHELL HOSTCC HOSTCFLAGS CROSS_COMPILE AS LD CC 419 export CPP AR NM STRIP OBJCOPY OBJDUMP 420 export MAKE AWK GENKSYMS INSTALLKERNEL PERL PYTHON UTS_MACHINE 421 export HOSTCXX HOSTCXXFLAGS LDFLAGS_MODULE CHECK CHECKFLAGS 422 423 export KBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS LINUXINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS 424 export KBUILD_CFLAGS CFLAGS_KERNEL CFLAGS_MODULE CFLAGS_GCOV CFLAGS_KASAN 425 export KBUILD_AFLAGS AFLAGS_KERNEL AFLAGS_MODULE 426 export KBUILD_AFLAGS_MODULE KBUILD_CFLAGS_MODULE KBUILD_LDFLAGS_MODULE 427 export KBUILD_AFLAGS_KERNEL KBUILD_CFLAGS_KERNEL 428 export KBUILD_ARFLAGS

make xxx_defconfig 過程

第一次編譯Linux 之前都要使用“make xxx_defconfig”先配置Linux 內(nèi)核，在頂層Makefile中有“%config”這個目標(biāo)，如下所示：

490 config-targets := 0 491 mixed-targets := 0 492 dot-config := 1 493 494 ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),) 495 ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),) 496 dot-config := 0 497 endif 498 endif 499 500 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),) 501 ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),) 502 config-targets := 1 503 ifneq ($(words $(MAKECMDGOALS)),1) 504 mixed-targets := 1 505 endif 506 endif 507 endif 508 509 ifeq ($(mixed-targets),1) 510 # ================================================================= 511 # We're called with mixed targets (*config and build targets). 512 # Handle them one by one. 513 514 PHONY += $(MAKECMDGOALS) __build_one_by_one 515 516 $(filter-out __build_one_by_one, $(MAKECMDGOALS)): __build_one_by_one 517 @: 518 519 __build_one_by_one: 520 $(Q)set -e; \ 521 for i in $(MAKECMDGOALS); do \ 522 $(MAKE) -f $(srctree)/Makefile $$i; \ 523 done 524 525 else 526 ifeq ($(config-targets),1) 527 # ================================================================ 528 # *config targets only - make sure prerequisites are updated, and 529 # descend in scripts/kconfig to make the *config target 530 531 # Read arch specific Makefile to set KBUILD_DEFCONFIG as needed. 532 # KBUILD_DEFCONFIG may point out an alternative default 533 # configuration used for 'make defconfig' 534 include arch/$(SRCARCH)/Makefile 535 export KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG 536 537 config: scripts_basic outputmakefile FORCE 538 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@ 539 540 %config: scripts_basic outputmakefile FORCE 541 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@ 542 543 else 563 endif # KBUILD_EXTMOD ......

第490~507 行和uboot 一樣，都是設(shè)置定義變量config-targets、mixed-targets 和dot-config
的值，最終這三個變量的值為：

config-targets= 1 mixed-targets= 0 dot-config= 1

因為config-targets=1，因此第534 行~541 行成立。第534 行引用arch/arm/Makefile 這個文件，這個文件很重要，因為zImage、uImage 等這些文件就是由arch/arm/Makefile 來生成的。

第535 行導(dǎo)出變量KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG。

第537 行，沒有目標(biāo)與之匹配，因此不執(zhí)行。

第540 行，“make xxx_defconfig”與目標(biāo)“%config”匹配，因此執(zhí)行。“%config”依賴scripts_basic、outputmakefile 和FORCE，“%config”真正有意義的依賴就只有scripts_basic，scripts_basic 的規(guī)則如下：

448 scripts_basic: 449 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic 450 $(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

build 定義在文件scripts/Kbuild.include 中，值為build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build
obj，因此將示例代碼35.5.1.2 展開就是：

scripts_basic: @make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic //也可以沒有@，視配置而定 @rm -f . tmp_quiet_recordmcount //也可以沒有@

接著回到示例代碼35.5.1.1 的目標(biāo)“%config”處，內(nèi)容如下：

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

將命令展開就是：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

Makefile.build 腳本分析

從上一小節(jié)可知，“make xxx_defconfig“配置Linux 的時候如下兩行命令會執(zhí)行腳本
scripts/Makefile.build：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic @make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

我們依次來分析一下：

1、scripts_basic 目標(biāo)對應(yīng)的命令

scripts_basic 目標(biāo)對應(yīng)的命令為：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。打開文件scripts/Makefile.build，有如下代碼：

41 # The filename Kbuild has precedence over Makefile 42 kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src)) 43 kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile) 44 include $(kbuild-file)

將kbuild-dir 展開后為：

kbuild-dir=./scripts/basic

將kbuild-file 展開后為：

kbuild-file= ./scripts/basic/Makefile

最后將59 行展開，即：

include ./scripts/basic/Makefile

繼續(xù)分析scripts/Makefile.build，如下代碼：

94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \ 95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \ 96 $(subdir-ym) $(always) 97 @:

__build 是默認(rèn)目標(biāo)，因為命令“@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic”沒有指
定目標(biāo)，所以會使用到默認(rèn)目標(biāo)__build。在頂層Makefile 中，KBUILD_BUILTIN 為1，
KBUILD_MODULES 為空，因此展開后目標(biāo)__build 為：

__build:$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always) @:

可以看出目標(biāo)__build 有5 個依賴：builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym 和always。
這5 個依賴的具體內(nèi)容如下：

builtin-target = lib-target = extra-y = subdir-ym = always = scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c

只有always 有效，因此__build 最終為：

__build: scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c @:

__build 依賴于scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c，所以要先將scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c.c 這兩個文件編譯成fixdep 和bin2c。

綜上所述，scripts_basic 目標(biāo)的作用就是編譯出scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c 這兩個軟件。

2、%config 目標(biāo)對應(yīng)的命令
%config 目標(biāo)對應(yīng)的命令為：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig，此命令會使用到的各個變量值如下：

src= scripts/kconfig kbuild-dir = ./scripts/kconfig kbuild-file = ./scripts/kconfig/Makefile include ./scripts/kconfig/Makefile

可以看出，Makefile.build 會讀取scripts/kconfig/Makefile 中的內(nèi)容，此文件有如下所示內(nèi)容：

113 %_defconfig: $(obj)/conf 114 $(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

目標(biāo)%_defconfig 與xxx_defconfig 匹配，所以會執(zhí)行這條規(guī)則，將其展開就是：

%_defconfig: scripts/kconfig/conf @ scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/arm/configs/%_defconfig Kconfig

%_defconfig 依賴scripts/kconfig/conf，所以會編譯scripts/kconfig/conf.c 生成conf 這個軟件。此軟件就會將%_defconfig 中的配置輸出到.config 文件中，最終生成Linux kernel 根目錄下的.config 文件。

make 過程

使用命令“make xxx_defconfig”配置好Linux 內(nèi)核以后就可以使用“make”或者“make all”命令進(jìn)行編譯。頂層Makefile 有如下代碼：

125 PHONY := _all 126 _all: ...... 192 PHONY += all 193 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),) 194 _all: all 195 else 196 _all: modules 197 endif ...... 608 all: vmlinux

第126 行，_all 是默認(rèn)目標(biāo)，如果使用命令“make”編譯Linux 的話此目標(biāo)就會被匹配。
第193 行，如果KBUILD_EXTMOD 為空的話194 行的代碼成立。
第194 行，默認(rèn)目標(biāo)_all 依賴all。
第608 行，目標(biāo)all 依賴vmlinux，所以接下來的重點就是vmlinux！
頂層Makefile 中有如下代碼：

904 # Externally visible symbols (used by link-vmlinux.sh) 905 export KBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y) 906 export KBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y) 907 export KBUILD_LDS := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds 908 export LDFLAGS_vmlinux 909 # used by scripts/pacmage/Makefile 910 export KBUILD_ALLDIRS := $(sort $(filter-out arch/%,$(vmlinux-alldirs)) arch Documentation include samples scripts tools virt) 911 912 vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN) 913 914 # Final link of vmlinux 915 cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux) 916 quiet_cmd_link-vmlinux = LINK $@ 917 918 # Include targets which we want to 919 # execute if the rest of the kernel build went well. 920 vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE 921 ifdef CONFIG_HEADERS_CHECK 922 $(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile headers_check 923 endif 924 ifdef CONFIG_SAMPLES 925 $(Q)$(MAKE) $(build)=samples 926 endif 927 ifdef CONFIG_BUILD_DOCSRC 928 $(Q)$(MAKE) $(build)=Documentation 929 endif 930 ifdef CONFIG_GDB_SCRIPTS 931 $(Q)ln -fsn `cd $(srctree) && /bin/pwd`/scripts/gdb/vmlinux-gdb.py 932 endif 933 +$(call if_changed,link-vmlinux)

從第920 行可以看出目標(biāo)vmlinux 依賴scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE。第912 行定義了vmlinux-deps，值為：
vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

第905 行，KBUILD_VMLINUX_INIT= $(head-y) $(init-y)。

第906 行，KBUILD_VMLINUX_MAIN = $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)。

第907 行，KBUILD_LDS= arch/ $ (SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds，其中SRCARCH=arm，因此KBUILD_LDS= arch/arm/kernel/vmlinux.lds。

綜上所述，vmlinux 的依賴為：scripts/link-vmlinux.sh、$ (head-y) 、$ (init-y)、$ (core-y) 、$ (libs-y) 、$ (drivers-y) 、$ (net-y)、arch/arm/kernel/vmlinux.lds 和FORCE。

第933 行的命令用于鏈接生成vmlinux。

重點來看一下$ (head-y) 、$ (init-y)、$ (core-y) 、$ (libs-y) 、$ (drivers-y) 和$ (net-y)這六個變量的值。

1、head-y
head-y 定義在文件arch/arm/Makefile 中，內(nèi)容如下：

135 head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o

當(dāng)不使能MMU 的話MMUEXT=-nommu，如果使能MMU 的話為空，因此head-y 最終的值為：

head-y = arch/arm/kernel/head.o

2、init-y、drivers-y 和net-y
在頂層Makefile 中有如下代碼：

558 init-y := init/ 559 drivers-y := drivers/ sound/ firmware/ 560 net-y := net/ ...... 896 init-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y)) 898 drivers-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y)) 899 net-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(net-y))

從示例代碼35.5.3.4 可知，init-y、libs-y、drivers-y 和net-y 最終的值為：

init-y = init/built-in.o drivers-y = drivers/built-in.o sound/built-in.o firmware/built-in.o net-y = net/built-in.o

3、libs-y

libs-y 基本和init-y 一樣，在頂層Makefile 中存在如下代碼： 561 libs-y := lib/ ...... 900 libs-y1 := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y)) 901 libs-y2 := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y)) 902 libs-y := $(libs-y1) $(libs-y2)

根據(jù)示例代碼35.5.3.5 可知，libs-y 應(yīng)該等于“l(fā)ib.a built-in.o”，這個只正確了一部分！因為
在arch/arm/Makefile 中會向libs-y 中追加一些值，代碼如下：

286 libs-y := arch/arm/lib/ $(libs-y)

arch/arm/Makefile 將libs-y 的值改為了：arch/arm/lib $(libs-y)，展開以后為：

libs-y = arch/arm/lib lib/

因此根據(jù)示例代碼35.5.3.5 的第900~902 行可知，libs-y 最終應(yīng)該為：

libs-y = arch/arm/lib/lib.a lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o lib/built-in.o

4、core-y
core-y 和init-y 也一樣，在頂層Makefile 中有如下代碼：

532 core-y := usr/ ...... 887 core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

但是在arch/arm/Makefile 中會對core-y 進(jìn)行追加，代碼如下：

269 core-$(CONFIG_FPE_NWFPE) += arch/arm/nwfpe/ 270 core-$(CONFIG_FPE_FASTFPE) += $(FASTFPE_OBJ) 271 core-$(CONFIG_VFP) += arch/arm/vfp/ 272 core-$(CONFIG_XEN) += arch/arm/xen/ 273 core-$(CONFIG_KVM_ARM_HOST) += arch/arm/kvm/ 274 core-$(CONFIG_VDSO) += arch/arm/vdso/ 275 276 # If we have a machine-specific directory, then include it in the build. 277 core-y += arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/ 278 core-y += arch/arm/probes/ 279 core-y += arch/arm/net/ 280 core-y += arch/arm/crypto/ 281 core-y += arch/arm/firmware/ 282 core-y += $(machdirs) $(platdirs)

第269~274 行根據(jù)不同的配置向core-y 追加不同的值，比如使能VFP 的話就會在.config中有CONFIG_VFP=y 這一行，那么core-y 就會追加“arch/arm/vfp/”。
第277~282 行就是對core-y 直接追加的值。
在頂層Makefile 中有如下一行：

897 core-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(core-y))

經(jīng)過上述代碼的轉(zhuǎn)換，最終core-y 的值為：

core-y = usr/built-in.o arch/arm/vfp/built-in.o \arch/arm/vdso/built-in.o arch/arm/kernel/built-in.o \arch/arm/mm/built-in.o arch/arm/common/built-in.o \arch/arm/probes/built-in.o arch/arm/net/built-in.o \arch/arm/crypto/built-in.o arch/arm/firmware/built-in.o \arch/arm/mach-imx/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

關(guān)于head-y 、init-y、core-y 、libs-y 、drivers-y 和net-y 這6 個變量就講解到這里。這些變量都是一些built-in.o 或.a 等文件，這個和uboot 一樣，都是將相應(yīng)目錄中的源碼文件進(jìn)行編譯，然后在各自目錄下生成built-in.o 文件，有些生成了.a 庫文件。最終將這些built-in.o 和.a 文件進(jìn)行鏈接即可形成ELF 格式的可執(zhí)行文件，也就是vmlinux！但是鏈接是需要鏈接腳本的，vmlinux 的依賴arch/arm/kernel/vmlinux.lds 就是整個Linux 的鏈接腳本。

示例代碼35.5.3.2 第933 行的命令“+ $call if_changed,link-vmlinux) ”表示將$ (call if_changed,link-vmlinux)的結(jié)果作為最終生成vmlinux 的命令，前面的“+”表示該命令結(jié)果不可忽略。$(call if_changed,link-vmlinux)是調(diào)用函數(shù)if_changed，link-vmlinux 是函數(shù)if_changed 的參數(shù)，函數(shù)if_changed 定義在文件scripts/Kbuild.include 中，如下所示：

247 if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)), \ 248 @set -e; \ 249 $(echo-cmd) $(cmd_$(1)); \ 250 printf '%s\n' 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)

any-prereq 用于檢查依賴文件是否有變化，如果依賴文件有變化那么any-prereq 就不為空，否則就為空。arg-check 用于檢查參數(shù)是否有變化，如果沒有變化那么arg-check 就為空。
第248 行，“@set -e”告訴bash，如果任何語句的執(zhí)行結(jié)果不為true(也就是執(zhí)行出錯)的話就直接退出。
第249 行，$ (echo-cmd)用于打印命令執(zhí)行過程，比如在鏈接vmlinux 的時候就會輸出“LINK vmlinux”。$ (cmd_$ (1))中的$ (1)表示參數(shù)，也就是link-vmlinux，因此$ (cmd_$(1))表示執(zhí)行cmd_link-vmlinux 的內(nèi)容。cmd_link-vmlinux 在頂層Makefile 中有如下所示定義：

914 # Final link of vmlinux 915 cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux) 916 quiet_cmd_link-vmlinux = LINK $@

第915 行就是cmd_link-vmlinux 的值，其中CONFIG_SHELL=/bin/bash，$<表示目標(biāo)vmlinux的第一個依賴文件，根據(jù)示例代碼35.5.3.2 可知，這個文件為scripts/link-vmlinux.sh。LD= arm-linux-gnueabihf-ld -EL，LDFLAGS 為空。LDFLAGS_vmlinux 的值由頂層Makefile 和arch/arm/Makefile 這兩個文件共同決定，最終LDFLAGS_vmlinux=-p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id。因此cmd_link-vmlinux 最終的值為：

cmd_link-vmlinux = /bin/bash scripts/link-vmlinux.sh arm-linux-gnueabihf-ld -EL -p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id

cmd_link-vmlinux 會調(diào)用scripts/link-vmlinux.sh 這個腳本來鏈接出vmlinux！在link-vmlinux.sh 中有如下所示代碼：

51 vmlinux_link() 52 { 53 local lds="${objtree}/${KBUILD_LDS}" 54 55 if [ "${SRCARCH}" != "um" ]; then 56 ${LD} ${LDFLAGS} ${LDFLAGS_vmlinux} -o ${2} \ 57 -T ${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \ 58 --start-group ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} --end-group ${1} 59 else 60 ${CC} ${CFLAGS_vmlinux} -o ${2} \ 61 -Wl,-T,${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \ 62 -Wl,--start-group \ 63 ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} \ 64 -Wl,--end-group \ 65 -lutil ${1} 66 rm -f linux 67 fi 68 } ...... 216 info LD vmlinux 217 vmlinux_link "${kallsymso}" vmlinux

vmliux_link 就是最終鏈接出vmlinux 的函數(shù)，第55 行判斷SRCARCH 是否等于“um”，如果不相等的話就執(zhí)行56~58 行的代碼。因為SRCARCH=arm，因此條件成立，執(zhí)行56~58 行的代碼。這三行代碼就應(yīng)該很熟悉了！就是普通的鏈接操作，連接腳本為lds= ./arch/arm/kernel/vmlinux.lds ，需要鏈接的文件由變量KBUILD_VMLINUX_INIT 和KBUILD_VMLINUX_MAIN 來決定，這兩個變量在示例代碼35.5.3.2 中已經(jīng)講解過了。

第217 行調(diào)用vmlinux_link 函數(shù)來鏈接出vmlinux。

使用命令“make V=1”編譯Linux，會有如圖35.5.3.1 所示的編譯信息：

至此我們基本理清了make 的過程，重點就是將各個子目錄下的built-in.o、.a 等文件鏈接在一起，最終生成vmlinux 這個ELF 格式的可執(zhí)行文件。鏈接腳本為arch/arm/kernel/vmlinux.lds，鏈接過程是由shell 腳本scripts/link-vmlinux.s 來完成的。接下來的問題就是這些子目錄下的built-in.o、.a 等文件又是如何編譯出來的呢？

built-in.o 文件編譯生成過程

根據(jù)示例代碼35.5.3.2 第920 行可知，vmliux 依賴vmlinux-deps，而vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)，KBUILD_LDS是鏈接腳本，這里不考慮，剩下的KBUILD_VMLINUX_INIT 和KBUILD_VMLINUX_MAIN 就是各個子目錄下的built-in.o、.a 等文件。最終vmlinux-deps 的值如下：

除了arch/arm/kernel/vmlinux.lds 以外，其他都是要編譯鏈接生成的。在頂層Makefile 中有如下代碼：

937 $(sort $(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs) ;

sort 是排序函數(shù)，用于對vmlinux-deps 的字符串列表進(jìn)行排序，并且去掉重復(fù)的單詞。可以看出vmlinux-deps 依賴vmlinux-dirs，vmlinux-dirs 也定義在頂層Makefile 中，定義如下：

889 vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \ 890 $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \ 891 $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

vmlinux-dirs 看名字就知道和目錄有關(guān)，此變量保存著生成vmlinux 所需源碼文件的目錄，值如下：

在頂層Makefile 中有如下代碼：

946 $(vmlinux-dirs): prepare scripts 947 $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

目標(biāo)vmlinux-dirs 依賴prepare 和scripts，這兩個依賴不去浪費時間了，重點看一下第947行的命令。build 前面已經(jīng)說了，值為“-f ./scripts/Makefile.build obj”，因此將947 行的命令展開就是：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=$@

$@表示目標(biāo)文件，也就是vmlinux-dirs 的值，將vmlinux-dirs 中的這些目錄全部帶入到命令中，結(jié)果如下：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=usr @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/vfp @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/vdso @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/kernel @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/mm @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/common @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/probes @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/net @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/crypto @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/firmware @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/mach-imx @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=kernel @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=mm @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=fs @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=ipc @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=security @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=crypto @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=block @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=drivers @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=sound @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=firmware @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=net @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/lib @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=lib

這些命令運行過程其實都是一樣的，我們就以“@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init”這個命令為例，講解一下詳細(xì)的運行過程。這里又要用到Makefile.build 這個腳本了，此腳本默認(rèn)目標(biāo)為__build，這個在35.5.2 小節(jié)已經(jīng)講過了，我們再來看一下，__build 目標(biāo)對應(yīng)的規(guī)則如下：

94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \ 95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \ 96 $(subdir-ym) $(always) 97 @:

當(dāng)只編譯Linux 內(nèi)核鏡像文件，也就是使用“make zImage ”編譯的時候，
KBUILD_BUILTIN=1，KBUILD_MODULES 為空。“make”命令是會編譯所有的東西，包括Linux內(nèi)核鏡像文件和一些模塊文件。如果只編譯Linux 內(nèi)核鏡像的話，__build 目標(biāo)簡化為：

__build: $(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always) @:

重點來看一下builtin-target 這個依賴，builtin-target 同樣定義在文件scripts/Makefile.build中，定義如下：

86 ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(lib-target)),) 87 builtin-target := $(obj)/built-in.o 88 endif

第87 行就是builtin-target 變量的值，為“$(obj)/built-in.o”，這就是這些built-in.o 的來源了。
要生成built-in.o，要求obj-y、obj-m、obj-、subdir-m 和lib-target 這些變量不能全部為空。最后一個問題：built-in.o 是怎么生成的？在文件scripts/Makefile.build 中有如下代碼：

325 # 326 # Rule to compile a set of .o files into one .o file 327 # 328 ifdef builtin-target 329 quiet_cmd_link_o_target = LD $@ 330 # If the list of objects to link is empty, just create an empty built-in.o 331 cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\ 332 $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) \ 333 $(cmd_secanalysis),\ 334 rm -f $@; $(AR) rcs$(KBUILD_ARFLAGS) $@) 335 336 $(builtin-target): $(obj-y) FORCE 337 $(call if_changed,link_o_target) 338 339 targets += $(builtin-target) 340 endif # builtin-target

第336 行的目標(biāo)就是builtin-target，依賴為obj-y，命令為“ $KaTeX parse error: Double subscript at position 24: \dots_changed,link_o_?target)”，也就是調(diào)用函\dots$ (1)所對應(yīng)的命令($(1)就是函數(shù)的第1 個參數(shù))，在這里就是調(diào)用
cmd_link_o_target 所對應(yīng)的命令，也就是第331~334 行的命令。cmd_link_o_target 就是使用LD將某個目錄下的所有.o 文件鏈接在一起，最終形成built-in.o。

make zImage 過程

1、vmlinux、Image，zImage、uImage 的區(qū)別
前面幾小節(jié)重點是講vmlinux 是如何編譯出來的，vmlinux 是ELF 格式的文件，但是在實際中我們不會使用vmlinux，而是使用zImage 或uImage 這樣的Linux 內(nèi)核鏡像文件。那么vmlinux、zImage、uImage 他們之間有什么區(qū)別呢？
①、vmlinux 是編譯出來的最原始的內(nèi)核文件，是未壓縮的，比如正點原子提供的Linux 源碼編譯出來的vmlinux 差不多有16MB，如圖35.5.5.1 所示：

②、Image 是Linux 內(nèi)核鏡像文件，但是Image 僅包含可執(zhí)行的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。Image 就是使用objcopy 取消掉vmlinux 中的一些其他信息，比如符號表什么的。但是Image 是沒有壓縮過的，Image 保存在arch/arm/boot 目錄下，其大小大概在12MB 左右如圖35.5.5.2 所示：

相比vmlinux 的16MB，Image 縮小到了12MB。
③、zImage 是經(jīng)過gzip 壓縮后的Image，經(jīng)過壓縮以后其大小大概在6MB 左右，如圖35.5.5.3 所示：

④、uImage 是老版本uboot 專用的鏡像文件，uImag 是在zImage 前面加了一個長度為64字節(jié)的“頭”，這個頭信息描述了該鏡像文件的類型、加載位置、生成時間、大小等信息。但是新的uboot 已經(jīng)支持了zImage 啟動！所以已經(jīng)很少用到uImage 了，除非你用的很古老的uboot。

使用“make”、“make all”、“make zImage”這些命令就可以編譯出zImage 鏡像，在arch/arm/Makefile 中有如下代碼：

310 BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage ...... 315 $(BOOT_TARGETS): vmlinux 316 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

第310 行，變量BOOT_TARGETS 包含zImage，Image，xipImage 等鏡像文件。
第315 行，BOOT_TARGETS 依賴vmlinux，因此如果使用“make zImage”編譯的Linux 內(nèi)
核的話，首先肯定要先編譯出vmlinux。
第316 行，具體的命令，比如要編譯zImage，那么命令展開以后如下所示：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/boot/zImage

看來又是使用scripts/Makefile.build 文件來完成vmlinux 到zImage 的轉(zhuǎn)換。
關(guān)于Linux 頂層Makefile 就講解到這里，基本和uboot 的頂層Makefile 一樣，重點在于vmlinux 的生成。最后將vmlinux 壓縮成我們最常用的zImage 或uImage 等文件。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 内核顶层Makefile 详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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