Android Building System 分析

想要了解一个系统，我常会从 makefile 或是 building system 下手，以了解系统组成元素为何? 目录结构为何? 对于 Android ，我也不例外。透过了解 building system ，我们能知道如何新增、修改、删除程序，并保有完整性，顺利编译出结果。

配置文件

Android building system 包括几种重要的配置文件，

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Android.mk

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AndroidProducts.mk

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target_<os>-.mk, host_-.mk and -.mk

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BoardConfig.mk

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buildspec.mk

Android.mk 是 module 和 package 的配置文件，每个 module/package 的目录下都会有一个 Android.mk。所谓的 module 是指系统的 native code ，相对于用 Java 写成的 Android application 称为 package。

AndroidProducts.mk 则设定 product 配置。 product 即特定系统版本，透过编译不同 product ，产生不同软件配置内容，安装不同的 application。 Product 可视为特定项目，产生特定规格系统。

BoardConfig.mk 是为 product 主板做设定，像是 driver 选择、设定。*-.mk 则是针对选择的操作系统和 CPU 架构，进行相关设定。

buildspec.mk 是位于 source 根目录下，为进行编译者所做之额外设定。例如，可在此选择要产生的 product 、平台、额外的 module/package 等。

参数

build/envsetup.sh 实作一个 mm 指令，以编译单一 module，不需编译整个 source tree。ONE_SHOT_MAKEFILE 这个 makefile 变量/参数就是用以实作这个功能。使用方法是在执行 make 时，将该变量指定为 module 的 Android.mk。

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make ONE_SHOT_MAKEFILE=

透过定义 CREATE_MODULE_INFO_FILE ， building system 会将所有 module 信息列在 $(PRODUCT_OUT)/module-info.txt 档案里。

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make CREATE_MODULE_INFO_FILE=true

设定 BUILD_TINY_ANDROID=true ， building system 产生一个简单的 image ，以测试硬件的可用度。此功能用于移植的早期阶段，以快速 bring up 。

HOST_BUILD_TYPE 和 TARGET_BUILD_TYPE 指定 building system 产生 binary 的目的为 debug 或 release 。透过设定此二变量，能产生包含 debug information 的 binry 。

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debug

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release

这些参数，也可设于 buildspec.mk 里，以避免开发过程不断的重新指定。

Goals

一般编辑整个 Android 系统，就是使用 droid 这个 goal。 droid 会产生一个完整的系统，包括 bootloader、kernel、系统程序、模块和应用程序。

showcommands 和 droid 功能相同，但 droid 在编译过程不显示所使用的指令。透过 showcommands 这个 goal， building system 显示过程中每一个步骤的详细指令。

Makefile 的流程

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初始化相关变数

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侦测编译环境和目标环境

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决定目标 product

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读取 product 的设定

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读取 product 所指定之目标平台架构设定

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选择 toolchain

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指定编译参数 (*-.mk)

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清除输出目录

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设定/检查版本编号

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读取所有 BoardConfig.mk 档案

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读取所有 module 的设定

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根据设定，产生必需的 rule

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产生 image

以上的主要流程都是由 build/core/main.mk 所安排。

初始化和侦测

由 build/core/config.mk 所进行。 build/core/envsetup.mk 检查 developer 的设定 (buildspec.mk) ，并检查执行环境，以决定输出目录、项目。

build/core/config.mk 本身还依据参数，决定解译时的相关参数。像是 compiler 的路径、flags， lex 、yacc 的路径参数等。

关于 product 的相关设定，则是由 build/core/product_config.mk 所处理，使用 build/core/product.mk 提供之 macro 加载。根据 AndroidProduct.mk 的内容， product_config.mk 决定了

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PRODUCT_TAGS

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OTA_PUBLIC_KEYS

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PRODUCT_POLICY

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......

Product 设定的读取

Android product 的设定来自于 build/target/product/AndroidProduct.mk 和 vendor 子目录下的 AndroidProduct.mk 。 building system 透过 find 指令，找出所有可能的 AndroidProduct.mk。 AndroidProduct.mk 里定义 PRODUCT_MAKEFILES 变量，列举所有实际定义 product 的 makefile。这些 makefile 各自定义独立的 product 。product 相关参数，存成 PRODUCTS.. 形式的变数。并将 makefile 路径存在 PRODUCTS 变量。因此，透过 PRODUCTS 能取得所有的 product 路径/名称，并透过 PRODUCTS.. 形式的变量取得内容。

Module 设定的读取

Module 是指 native code 的软件组件，而 Java application 则被称为 package。 build/core/definitions.mk 定义 module/package 相关 macro ，读取、检查 module/package 定义档；分散 source tree 各处的 Android.mk 档案。 build/core/main.mk 使用 find 指令，在这些子目录下找出所有 Android.mk ，并将路径存在 subdir_makefiles 变量里。最后，include 这些档案。

这些 Android.mk 会 include 定义成变量 BUILD_SHARED_LIBRARY 、BUILD_PACKAGE 等，和其目的相配的 makefile。这些 makefile 会变 Android.mk 定义之内容，存成 ALL_MODULES.Android.mk>. 形式。例如， Android.mk 定义了 LOCAL_MODULE_SUFFIX ，变会存成 ALL_MODULES.Android.mk>.LOCAL_MODULE_SUFFIX 。而 Android.mk 路径，当样会存于 ALL_MODULES 变量里。

Search Android.mk 的路径，基本上会是整个 source tree 。但会依特定的 goal ，选择性只找寻特定目录。例如 SDK 只需特定目录下的 Android.mk 。

Board Level 设定

和目标平台主板相关之设定，例如使用了什么装置、driver 等，或是是否需要编译 bootloader 、 kernel 等，都是在 BoardConfig.mk 里设定。同样，每张主板可以有不同设定，存在不同目录下的 BoardConfig.mk ，以 find 寻找如下档案:

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build/target/board/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk

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vendor/*/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk

TARGET_DEVICE 是 product 所定义，因此同一个 BoardConfig.mk 可被多个 product 所使用。一个 TARGET_DEVICE ，通常只有一个 BoardConfig.mk 。 BoardConfig.mk 会被直接 include 到 building system 的 name space 里。因此，一些 module 的 enable/disable ，可以在 BoardConfig.mk 以对映不同的主板。

Rules

在 module 的定义档 Android.mk 里，可定义 module 的 tag， LOCAL_MODULE_TAGS，以分类这些 module。每一个 product 可以指定需要的 tag (PRODUCT_TAGS)，使 building system 只编译标示这些 tag 的 module。在 build/core/main.mk 里，所有标示特定 tag 的 module 收集为 ALL_DEFAULT_INSTALLED_MODULES ，并 include build/core/Makefile 处理。

build/core/Makefile 为这些 module 产生 rule ，并使产生 image 的 goal depend on 这些 rule ，使这些 module 被编译。