解读Makefile

一、Makefile 初探

Linux的内核配置文件有两个，一个是隐含的.config文件，嵌入到主Makefile中；另一个是include/linux/autoconf.h，嵌入到各个c源文件中，它们由make config、make menuconfig、make xconfig这些过程创建。

几乎所有的源文件都会通过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绎。

为了优化make过程，减少不必要的重新编绎，Linux开发了专用的mkdep工具，用它来取代gcc来生成.depend文件。mkdep在处理源文件时，忽略linux/config.h这样的头文件，识别源文件宏指令中具有＂CONFIG_＂特征的行。

例如，如果有＂#ifdef CONFIG_SMP＂这样的行，它就会在.depend文件中输出$(wildcard /usr/src/linux/include/config/smp.h)。

include/config/下的文件是另一个工具split-include从autoconf.h中生成，它利用autoconf.h中的CONFIG_标记，生成与mkdep相对应的文件。例如，如果autoconf.h中有＂#undef CONFIG_SMP＂这一行，它就生成include/config/smp.h文件，内容为＂#undef CONFIG_SMP＂。这些文件名只在.depend文件中出现，内核源文件是不会嵌入它们的。

每配置一次内核，运行split-include一次。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就不会重新编绎内核。

如果系统的编绎选项发生了变化，Linux也能进行增量编绎。为了做到这一点，make每编绎一个源文件时生成一个flags文件。例如编绎sched.c时，会在相同的目录下生成隐含的.sched.o.flags文件。它是Makefile的一个片断，当make进入某个子目录编绎时，会搜索其中的flags文件，将它们嵌入到Makefile中。

这些flags代码测试当前的编绎选项与原来的是不是相同，如果相同，就将自已对应的目标文件加入FILES_FLAGS_UP_TO_DATE列表，然后，系统从编绎对象表中删除它们，得到FILES_FLAGS_CHANGED列表，最后，将它们设为目标进行更新。

下一步准备逐步深入的剖析Makefile代码。

二、Makefile解读: sub-make

Linux各级内核源代码的子目录下都有Makefile，大多数Makefile要嵌入主目录下的Rule.make，Rule.make将识别各个Makefile中所定义的一些变量。变量obj-y表示需要编绎到内核中的目标文件名集合，定义O_TARGET表示将obj-y连接为一个O_TARGET名称的目标文件，定义L_TARGET表示将obj-y合并为一个L_TARGET名称的库文件。同样obj-m表示需要编绎成模块的目标文件名集合。

如果还需进行子目录make，则需要定义subdir-y和subdir-m。在Makefile中，用＂obj-$(CONFIG_BINFMT_ELF) += binfmt_elf.o＂和＂subdir-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2＂这种形式自动为obj-y、obj-m、subdir-y、subdir-m添加文件名。有时，情况没有这么单纯，还需要使用条件语句个别对待。Makefile中还有其它一些变量，如mod-subdirs定义了subdir-m以外的所有模块子目录。

Rules.make是如何使make进入子目录的呢?

先来看subdir-y是如何处理的，在Rules.make中，先对subdir-y中的每一个文件名加上前缀＂_subdir_＂再进行排序生成subdir-list集合，再以它作为目标集，对其中每一个目标产生一个子make，同时将目标名的前缀去掉得到子目录名，作为子make的起始目录参数。subdir-m与subdir-y类似，但情况稍微复杂一些。

由于subdir-y中可能有模块定义，因此利用mod-subdirs变量将subdir-y中模块目录提取出来，再与subdir-m合成一个大的MOD_SUB_DIRS集合。subdir-m的目标所用的前缀是＂_modsubdir_＂。

一点说明，子目录中的Makefile与Rules.make都没有嵌入.config文件，它是通过主Makefile向下传递MAKEFILES变量完成的。MAKEFILES是make自已识别的一个变量，在执行新的Makefile之前，make会首先加载MAKEFILES所指的文件。在主Makefile中它即指向.config。

三、模块的版本化处理

模块的版本化是内核与模块接口之间进行严格类型匹配的一种方法。当内核配置了CONFIG_MODVERSIONS之后，make dep操作会在include/linux/modules/目录下为各级Makefile中export-objs变量所对应的源文件生成扩展名为.ver的文件。

例如对于kernel/ksyms.c，make用以下命令生成对应的ksyms.ver：

gcc -E -D__KERNEL__ -D__GENKSYMS__ ksyms.c | /sbin/genksyms -k 2.4.1 > ksyms.ver

-D__GENKSYMS__的作用是使ksyms.c中的EXPORT_SYMBOL宏不进行扩展。genksyms命令识别EXPORT_SYMBOL()中的函数名和对应的原型，再根据其原型计算出该函数的版本号。例如ksyms.c中有一行：

 

EXPORT_SYMBOL(kmalloc);

kmalloc原型是：

 

void *kmalloc(size_t, int);

genksyms程序对应的输出为：

 

#define __ver_kmalloc 93d4cfe6 #define kmalloc _set_ver(kmalloc)

在内核符号表和模块中，kmalloc将变成kmalloc_R93d4cfe6。在生成完所有的.ver文件后，make将重建include/linux/modversions.h文件，它包含一系列#include指令行嵌入各个.ver文件。

在编绎内核本身export-objs中的文件时，make会增加一个＂-DEXPORT_SYMTAB＂编绎标志，它使源文件嵌入modversions.h文件，将EXPORT_SYMBOL宏展开中的函数名字符串进行版本名扩展；同时，它也定义_set_ver()宏为一空操作，使代码中的函数名不受其影响。

在编绎模块时，make会增加＂-include=linux/modversion.h -DMODVERSIONS＂编绎标志，使模块中代码的函数名得到相应版本扩展。

由于生成.ver文件比较费时，make还为每个.ver创建了一个后缀为.stamp时戳文件。在make dep时，如果其.stamp文件比源文件旧才重新生成.ver文件，否则只是更新.stamp文件时戳。另外，在生成.ver和modversions.h文件时，make都会比较新文件和旧文件的内容，保持它们修改时间为最旧。

四、Rules.make的注释

 

[code:1:974578564b] # # This file contains rules which are shared between multiple Makefiles. # # # False targets. # #  .PHONY: dummy  # # Special variables which should not be exported # # 取消这些变量通过环境向make子进程传递。 unexport EXTRA_AFLAGS # as 的开关 unexport EXTRA_CFLAGS # cc 的开关 unexport EXTRA_LDFLAGS # ld 的开关 unexport EXTRA_ARFLAGS # ar 的开关 unexport SUBDIRS #  unexport SUB_DIRS # 编绎内核需进入的子目录，等于subdir-y unexport ALL_SUB_DIRS # 所有的子目录 unexport MOD_SUB_DIRS # 编绎模块需进入的子目录 unexport O_TARGET # ld合并的输出对象 unexport ALL_MOBJS# 所有的模块名 unexport obj-y # 编绎成内核的文件集 unexport obj-m # 编绎成模块的文件集 unexport obj-n #  unexport obj- #  unexport export-objs # 需进行版本处理的文件集 unexport subdir-y # 编绎内核所需进入的子目录 unexport subdir-m # 编绎模块所需进入的子目录 unexport subdir-n unexport subdir- # # Get things started. # first_rule: sub_dirs $(MAKE) all_targets # 在内核编绎子目录中过滤出可以作为模块的子目录。 both-m          := $(filter $(mod-subdirs), $(subdir-y))  SUB_DIRS := $(subdir-y) # 求出总模块子目录 MOD_SUB_DIRS := $(sort $(subdir-m)$(both-m)) # 求出总子目录 ALL_SUB_DIRS := $(sort $(subdir-y) $(subdir-m)$(subdir-n) $(subdir-)) # # Common rules # # 将c文件编绎成汇编文件的规则，$@为目标对象。 %.s: %.c $(CC) $(CFLAGS)$(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@)-S ___FCKpd___4lt; -o $@ # 将c文件生成预处理文件的规则。 %.i: %.c $(CPP) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) ___FCKpd___4lt; > $@ # 将c文件编绎成目标文件的规则，___FCKpd___4lt;为第一个所依赖的对象； # 在目标文件的目录下生成flags文件，strip删除多余的空格，subst将逗号替换成冒号 。 %.o: %.c $(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -c -o $@ ___FCKpd___4lt; @ ( /     echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@))),$(strip $(subst $(comma),:,$(CFLAGS)$(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@))))' ; /     echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ;/     echo 'endif' / ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags # 汇编文件生成目标文件的规则。 %.o: %.s $(AS) $(AFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) -o $@ ___FCKpd___4lt; # Old makefiles definetheir own rules for compiling .S files, # but these standardrules are availablefor any Makefile that # wants to use them. Our plan is to incrementally convert all # the Makefiles to these standard rules.  -- rmk, mec ifdef USE_STANDARD_AS_RULE # 汇编文件生成预处理文件的标准规则。 %.s: %.S $(CPP) $(AFLAGS)$(EXTRA_AFLAGS) $(AFLAGS_$@) ___FCKpd___4lt; > $@ # 汇编文件生成目标文件的标准规则。 %.o: %.S $(CC) $(AFLAGS)$(EXTRA_AFLAGS) $(AFLAGS_$@) -c -o $@ ___FCKpd___4lt; endif # c文件生成调试列表文件的规则，$*扩展为目标的主文件名。 %.lst: %.c $(CC) $(CFLAGS)$(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -g -c -o $*.o ___FCKpd___4lt; $(TOPDIR)/scripts/makelst$* $(TOPDIR) $(OBJDUMP) # # #  all_targets: $(O_TARGET) $(L_TARGET) # # Rule to compilea set of .o files into one .o file # ifdef O_TARGET $(O_TARGET): $(obj-y) rm -f $@ # $^扩展为全部依赖对象，如果obj-y为空就生成一个同名空的库文件。     ifneq "$(strip $(obj-y))" "" $(LD) $(EXTRA_LDFLAGS) -r -o$@ $(filter $(obj-y), $^)     else $(AR) rcs $@     endif # 生成flags文件的shell语句。 @ ( /     echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(EXTRA_LDFLAGS) $(obj-y))),$(strip $(subst $(comma),:,$(EXTRA_LDFLAGS)$(obj-y))))' ; /  echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ; /   echo 'endif' / ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags endif # O_TARGET # # Rule to compile a set of .o files into one .a file # # 将obj-y组合成库L_TARGET的方法。 ifdef L_TARGET $(L_TARGET): $(obj-y) rm -f $@ $(AR) $(EXTRA_ARFLAGS) rcs $@ $(obj-y) @ ( /     echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(EXTRA_ARFLAGS) $(obj-y))),$(strip $(subst $(comma),:,$(EXTRA_ARFLAGS) $(obj-y))))' ; /     echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ; /     echo 'endif'/ ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags endif # # This make dependencies quickly # # wildcard为查找目录中的文件名的宏。 fastdep: dummy  $(TOPDIR)/scripts/mkdep$(wildcard *.[chS] local.h.master) > .depend ifdef ALL_SUB_DIRS # 将ALL_SUB_DIRS中的目录名加上前缀_sfdep_作为目标运行子make，并将ALL_SUB_DIRS 通过 # 变量_FASTDEP_ALL_SUB_DIRS传递给子make。 $(MAKE) $(patsubst %,_sfdep_%,$(ALL_SUB_DIRS)) _FASTDEP_ALL_SUB_DIRS="$(ALL_SUB_DIRS)" endif ifdef _FASTDEP_ALL_SUB_DIRS # 与上一段相对应，定义子目录目标，并将目标名还原为目录名，进入该子目录make。 $(patsubst %,_sfdep_%,$(_FASTDEP_ALL_SUB_DIRS)): $(MAKE) -C $(patsubst _sfdep_%,%,$@) fastdep endif # # A rule to make subdirectories # # 下面2段完成内核编绎子目录中的make。 subdir-list = $(sort $(patsubst %,_subdir_%,$(SUB_DIRS))) sub_dirs: dummy $(subdir-list) ifdef SUB_DIRS $(subdir-list) : dummy $(MAKE) -C $(patsubst _subdir_%,%,$@) endif # # A rule to make modules # # 求出有效的模块文件表。 ALL_MOBJS = $(filter-out $(obj-y), $(obj-m)) ifneq "$(strip $(ALL_MOBJS))" "" # 取主目录TOPDIR到当前目录的路径。 PDWN=$(shell $(CONFIG_SHELL) $(TOPDIR)/scripts/pathdown.sh) endif unexport MOD_DIRS MOD_DIRS := $(MOD_SUB_DIRS)$(MOD_IN_SUB_DIRS) # 编绎模块时，进入模块子目录的方法。 ifneq "$(strip $(MOD_DIRS))" "" .PHONY: $(patsubst %,_modsubdir_%,$(MOD_DIRS)) $(patsubst %,_modsubdir_%,$(MOD_DIRS)) : dummy $(MAKE) -C $(patsubst _modsubdir_%,%,$@)modules # 安装模块时，进入模块子目录的方法。 .PHONY: $(patsubst %,_modinst_%,$(MOD_DIRS)) $(patsubst %,_modinst_%,$(MOD_DIRS)) : dummy $(MAKE) -C $(patsubst _modinst_%,%,$@)modules_install endif # make modules 的入口。 .PHONY: modules modules: $(ALL_MOBJS) dummy /  $(patsubst %,_modsubdir_%,$(MOD_DIRS)) .PHONY: _modinst__ # 拷贝模块的过程。 _modinst__: dummy ifneq "$(strip $(ALL_MOBJS))" "" mkdir -p $(MODLIB)/kernel/$(PDWN) cp $(ALL_MOBJS) $(MODLIB)/kernel/$(PDWN) endif # make modules_install 的入口，进入子目录安装。 .PHONY: modules_install modules_install: _modinst__/ $(patsubst %,_modinst_%,$(MOD_DIRS)) # # A rule to do nothing # dummy: # # This is useful for testing # script: $(SCRIPT) # # This sets version suffixeson exported symbols # Separate the object into"normal" objects and "exporting" objects # Exporting objects are: all objects that define symbol tables # ifdef CONFIG_MODULES # list-multi列出那些由多个文件复合而成的模块； # 从编绎文件表和模块文件表中过滤出复合模块名。 multi-used := $(filter $(list-multi),$(obj-y) $(obj-m)) # 取复合模块的构成表。 multi-objs := $(foreach m,$(multi-used), $($(basename $(m))-objs)) # 求出需进行编译的总模块表。 active-objs := $(sort $(multi-objs) $(obj-y) $(obj-m)) ifdef CONFIG_MODVERSIONS ifneq "$(strip $(export-objs))" ""  # 如果有需要进行版本化的文件。 MODINCL = $(TOPDIR)/include/linux/modules # The -w option (enable warnings) forgenksyms will return here in 2.1 # So where has it gone? # # Added the SMP separator to stop module accidentsbetween uniprocessor # and SMP Intelboxes - AC - from bits by Michael Chastain # ifdef CONFIG_SMP genksyms_smp_prefix := -p smp_ else genksyms_smp_prefix :=  endif # 从源文件计算版本文件的规则。 $(MODINCL)/%.ver: %.c @if [ ! -r $(MODINCL)/$*.stamp -o $(MODINCL)/$*.stamp -ot ___FCKpd___4lt; ]; then / echo '$(CC) $(CFLAGS) -E -D__GENKSYMS__ ___FCKpd___4lt;';/ echo '| $(GENKSYMS) $(genksyms_smp_prefix) -k $(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL) > $@.tmp';/ $(CC) $(CFLAGS) -E -D__GENKSYMS__ ___FCKpd___4lt; / | $(GENKSYMS) $(genksyms_smp_prefix) -k $(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL) > $@.tmp; / if [ -r $@ ] && cmp -s $@ $@.tmp; then echo $@ is unchanged; rm -f $@.tmp; / else echo mv $@.tmp $@; mv -f $@.tmp $@; fi; / fi; touch $(MODINCL)/$*.stamp # 将版本处理源文件的扩展名改为.ver，并加上完整的路径名，它们依赖于autoconf.h?br>?br>$(addprefix $(MODINCL)/,$(export-objs:.o=.ver)): $(TOPDIR)/include/linux/autoconf.h # updates .verfiles but not modversions.h # 通过fastdep，逐个生成export-objs对应的版本文件。 fastdep: $(addprefix $(MODINCL)/,$(export-objs:.o=.ver)) # updates .ver filesand modversions.h likebefore (is this needed?) # make dep过程的入口 dep: fastdep update-modverfile endif # export-objs  # update modversions.h,but only if it would change # 刷新版本文件的过程。 update-modverfile: @(echo "#ifndef _LINUX_MODVERSIONS_H";/   echo "#define _LINUX_MODVERSIONS_H";   /   echo "#include <linux/modsetver.h>";  /   cd $(TOPDIR)/include/linux/modules;  /   for f in *.ver; do   /     if [ -f $f ]; then echo "#include<linux/modules/${f}>"; fi; /   done;  /   echo "#endif";   / ) > $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h.tmp @if [ -r $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h ] && cmp -s $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h.tmp; then / echo $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h was not updated;/ rm -f $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h.tmp;/ else/ echo $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h wasupdated; / mv -f $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h.tmp $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h; / fi $(active-objs):$(TOPDIR)/include/linux/modversions.h else # 如果没有配置版本化，modversions.h的内容。 $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h: @echo "#include <linux/modsetver.h>" > $@ endif # CONFIG_MODVERSIONS ifneq "$(strip $(export-objs))" "" # 版本化目标文件的编绎方法。 $(export-objs): $(export-objs:.o=.c) $(TOPDIR)/include/linux/modversions.h $(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)$(CFLAGS_$@) -DEXPORT_SYMTAB -c$(@:.o=.c) @ ( /     echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -DEXPORT_SYMTAB)),$(strip $(subst $(comma),:,$(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)$(CFLAGS_$@) -DEXPORT_SYMTAB)))' ; /     echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ; /     echo 'endif' / ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags endif endif # CONFIG_MODULES # # include dependency files if they exist # # 嵌入源文件之间的依赖关系。 ifneq ($(wildcard .depend),) include .depend endif # 嵌入头文件之间的依赖关系。 ifneq ($(wildcard $(TOPDIR)/.hdepend),) include $(TOPDIR)/.hdepend endif # # Find files whose flags have changed and force recompilation. # For safety, this works in the converse direction: #   every file is forced, except those whose flagsare positively up-to-date. # # 已经更新过的文件列表。 FILES_FLAGS_UP_TO_DATE :=  # For use in expunging commas from flags, which mung our checking. comma = , # 将当前目录下所有flags文件嵌入。 FILES_FLAGS_EXIST := $(wildcard .*.flags) ifneq ($(FILES_FLAGS_EXIST),) include $(FILES_FLAGS_EXIST) endif # 将无需更新的文件从总的对象中删除。 FILES_FLAGS_CHANGED := $(strip /     $(filter-out $(FILES_FLAGS_UP_TO_DATE), / $(O_TARGET) $(L_TARGET) $(active-objs) / )) # A kludge: .S files don't get flag dependencies (yet), #   because that will involve changing a lot of Makefiles. Also #   suppress object filesexplicitly listed in$(IGNORE_FLAGS_OBJS). #   This allows handling of assembly files that get translated into #   multiple object files (see arch/ia64/lib/idiv.S, for example). #  # 将由汇编文件生成的目件文件从FILES_FLAGS_CHANGED删除。 FILES_FLAGS_CHANGED := $(strip /     $(filter-out $(patsubst %.S, %.o, $(wildcard *.S) $(IGNORE_FLAGS_OBJS)), /     $(FILES_FLAGS_CHANGED))) # 将FILES_FLAGS_CHANGED设为目标。 ifneq ($(FILES_FLAGS_CHANGED),) $(FILES_FLAGS_CHANGED): dummy endif </pre>