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内核源码中makefile文件的分类以及内核和模块构建的过程

来源: 作者: 时间:2007-12-06 Tag: 点击:


第四步:make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- zImage
make zImage 执行后会生成一个用gzip压缩过的内核。对于arm类型的CPU,目标zImage是在arch/arm/boot/Makefile的第146行定义的。它依赖于compressed/vmlinux。而在第152行,又说明了compressed/vmlinux依赖于主目录下的vmlinux。它的生成规则在main-makefile的第281-289行:
vmlinux: include/linux/version.h $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o \
init/do_mounts.o linuxsubdirs
  $(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o init/do_mounts.o \
    --start-group \
    $(CORE_FILES) \
    $(DRIVERS) \
    $(NETWORKS) \
    $(LIBS) \
    --end-group \
    -o vmlinux
ZLDFLAGS 是在arch/arm/boot/Makefile的第14行定义的。如果我们指定CROSS_COMPILE 为arm-linux-,则LD为arm -linux-ld(main-makefile的第29行)。LINKFLAGS在arch/arm/Makefile的第10行定义:
LINKFLAGS  :=-p -X -T arch/arm/vmlinux.lds
  它指定了链接脚本为arch/arm/vmlinux.lds。

make 从主目录Makefile开始执行,从中获得与体系结构无关的变量和依赖关系,并同时从arch-makefiles中获得体系特定的变量等信息,这些信息继承并扩展了主目录Makefile提供的变量。先是所有通过“:=”赋值的变量在这个过程中被赋值,然后是所有通过“=”赋值的变量被赋值(实际上类似于宏替换)。然后,main-makefile向下递归调用子目录中的Makefile,把部分变量传递给子目录Makefile。此时构建内核需要的子目录Makefile根据配置信息决定编译哪些源文件,从而构建出一个需要编译的文件列表。在make zImage的时候make会递归进入列表 subdir-y里的目录,根据其定义的编译规则决定这些文件的编译方式。然后,make会根据依赖关系树执行命令,编译生成一系列的目标文件,最后根据 vmlinux的生成规则(main-makefile的第281-289行),通过链接脚本把这些目标文件链接成vmlinux(例如 arch/arm/Makefile第267行)。

第五步:make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- modules
  make module用于生成内核模块(modules),它的规则在main-makefile的388-389行定义。在make modules的时候make会递归进入列表subdir-m里的目录。
vmlinux:
  第六步:make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- INSTALL_MOD_PATH=<root fs>modules_install
  make module用于安装内核模块,它的规则在main-makefile的396行定义。

三、几点说明

main-makefile的第37行是:
MAKEFILES  = $(TOPDIR)/.config
  MAKEFILES是一个环境变量,如果你的当前环境中定义了MAKEFILES,那么,make会把这个变量中的值做一个类似于include的动作。这个变量中的值是其它的Makefile,用空格分隔。只是,它和include 不同的是,从这个环境变中引入的Makefile 中的目标不会起作用,如果环境变量中定义的文件发现错误,make 也会忽略。子目录中的Makefile与Rules.make都没有嵌入.config文件,它们就是通过main-makefile向下传递MAKEFILES变量得到相关信息的。

  在main-makefile的第48-67行所完成的工作是这样的:首先all被定义为第一个目标,然后在55-58行判断.config文件和.depend文件的存在性,如果存在就包含进来。如果.config文件不存在,则把do-it-all设为config(第66行)。目标conifg在第310行定义。如果.config文件存在而. depend文件不存在,则把do-it-all设为depend(第62行)。目标depend在第506行定义。在执行make后,主目录下会生成配置文件.config(如果原来存在.config文件,则被更名为.config.old)。
  
makemrproper用于重新构建内核,它做的清除工作比make clean更加彻底:除了做makeclean的工作外,还要删除.config,.depend等文件,把核心源码恢复到最原始的状态。它在main-makefile的第451-455行定义,它所清除文件的文件和目录列表(MRPROPER_FILES和 MRPROPER_DIRS)在232-256行被赋值。

递归的make 必须使用MAKE变量,而不是直接用make 命令。如main-makefile的第279行:
@$(MAKE) CFLAGS="$(CFLAGS) $(CFLAGS_KERNEL)" -C arch/$(ARCH)/boot
当使用“-C”参数来make下层Makefile时,“-w”参数就会被自动打开,即在处理makefile
之前和之后,显示工作目录,所以在make的时候会看到屏幕上反复出现Entering directory[some dir]和Leaving directory [some dir]。

  一对反引号(`)的作用相当于shell函数,里面的内容是系统shell命令(例如main-make的第496行)。

如果在编译的第一步用的是xconfig,则可以参见第302行的定义。在xconfig中,会使用wish程序调用scripts目录下的tk脚本形成图形界面供用户配置。

在编译的第二步中,为什么要通过mkdep和split-include工具,而不是通过gcc加上-MM参数来建立依赖关系呢?上文提到过,很多c源文件都会通过linux/config.h而嵌入autoconf.h,如果按照通常方法建立文件依赖关系(.depend),只要更新过 autoconf.h,就会造成所有源代码的重新编译。为了优化make过程,减少不必要的重新编译,linux开发了专用的mkdep工具,用它来生成.depend文件。配置内核时,split-include会检查旧的子文件的内容,确定是不是要更新它们。这样,不管autoconf.h修改日期如何,只要其配置不变,make就不会重新编译内核。

Rules.make把当前目录下所有的目标文件称为O_TARGET,它的生成规则在第96-102行,最终生成一系列的.o文件;把当前目录下所有的库文件称为L_TARGET,它的生成规则在第114-116行,最终生成一系列的.a文件。注意第62-65行、第104-107行、118-121行、279-282行和304-317行实现了一种增量编译的机制。make每编译一个源文件时会生成一个.flags文件。例如编译mm/swap.c时,会在相同的目录下生成.swap.o.flags文件。它本质上也是 Makefile文件,其代码的功能是测试当前的编译选项与上次相比是否作过改动,若改动过就将自己对应的目标文件加入 FILES_FLAGS_UP_TO_DATE列表。生成这个文件是供下一次编译用的。下次编译时,当make进入某个子目录,会搜索其中的.flags 文件,如果存在则将它们嵌入(第309-312行)。Make会得到FILES_FLAGS_UP_TO_DATE列表,它的内容是不需要更新的目标。于是,系统从编译对象表中删除它们,从而得到FILES_FLAGS_CHANGED列表(第314-317行),这个列表的内容就是需要更新的目标。

  Main-makefile的第281-289行起定义vmlinux的生成(链接)规则。vmlinux 是由 HEAD、main.o、 version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS 和 LIBS 组成的。其中,CORE_FILES、NETWORKS、 DRIVERS 和LIBS在main-makefile中定义,由 arch-makefiles扩充。而HEAD在arch-makefiles 中定义(例如arch/arm/Makefile的第193行)。HEAD列表中的目标文件需要最先被链接到 vmlinux 中。
  链接脚本(*.lds文件)是通过*.lds.in文件生成的,对于arm,就是vmlinux-armo.lds.in。arch/arm/Makefile的第269-274行定义了.lds的生成规则。vmlinux-armo.lds.in实际上是一个链接脚本模板,只不过相关参数没有确定。 arch/arm/Makefile的第274行就是完成“填空”工作(为TEXTADDR、DATAADDR等赋上具体的值),并把完整的信息保存到 arch/arm/vmlinux.lds中。


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