Linux内核Makefile文件（二）

 

=== 6 体系Makefile文件

在开始进入各个目录编译之前，顶层Makefile文件设置编译环境和做些准备工作。顶层Makefile文件包含通用部分，arch/$ (ARCH) /Makefile包含该体系架构所需的设置。因此arch/$(ARCH)/Makefile会设置一些变量和少量的目标。

当编译时将按照以下大概步骤执行：
1) 配置内核 => 产生 .config文件
2) 保存内核版本到include/linux/version.h文件中
3) 符号链接include/asm to include/asm-$(ARCH)
4) 更新所有目标对象的其它前提文件
- 附加前提文件定义在arch/$(ARCH)/Makefile文件中
5) 递归进入init-* core* drivers-* net-* libs-*中的所有子目录和编译所有的目标对象
- 上面变量值都引用到arch/$(ARCH)/Makefile文件。
6) 链接所有的object文件生成vmlinux文件，vmlinux文件放在代码树根目录下。
最开始链接的几个object文件列举在arch/$(ARCH)/Makefile文件的head-y变量中。
7) 最后体系Makefile文件定义编译后期处理规则和建立最终的引导映像bootimage。
- 包括创建引导记录
- 准备initrd映像和相关处理

--- 6.1 变量设置

LDFLAGS $(LD)一般选项

选项使用于链接器的所有调用中。通常定义emulation就可以了。

Example:
#arch/s390/Makefile
LDFLAGS := -m elf_s390

注意: EXTRA_LDFLAGS和LDFLAGS_$@可以进一步订制使用选项，请参考第7章。

LDFLAGS_MODULE $(LD)链接模块的选项

LDFLAGS_MODULE通常设置$(LD)链接模块的.ko选项。默认为"-r"即可重定位输出文件。

LDFLAGS_vmlinux $(LD)链接vmlinux选项

LDFLAGS_vmlinux定义链接最终vmlinux时链接器的选项。LDFLAGS_vmlinux支持使用LDFLAGS_$@。

Example:
#arch/i386/Makefile
LDFLAGS_vmlinux := -e stext

OBJCOPYFLAGS objcopy选项

当使用$(call if_changed,objcopy)转化a .o文件时，OBJCOPYFLAGS中的选项将被使用。$(call if_changed,objcopy)经常被用作为vmlinux产生原始的二进制文件。

Example:
#arch/s390/Makefile
OBJCOPYFLAGS := -O binary

#arch/s390/boot/Makefile
$(obj)/image: vmlinux FORCE
$(call if_changed,objcopy)

在上面例子中$(obj)/image是vmlinux的二进制版本文件。$(call if_changed,xxx)的使用方法见后。

AFLAGS $(AS)汇编选项

默认值见顶层Makefile文件。针对每个体系需要另外添加和修改它。

Example:
#arch/sparc64/Makefile
AFLAGS += -m64 -mcpu=ultrasparc

CFLAGS $(CC)编译器选项

默认值见顶层Makefile文件。针对每个体系需要另外添加和修改它。

通常CFLAGS变量值取决于内核配置。

Example:
#arch/i386/Makefile
cflags-$(CONFIG_M386) += -march=i386
CFLAGS += $(cflags-y)

许多体系Makefiles文件动态启动市场目标机器上的C编译器检测支持的选项：

#arch/i386/Makefile
...
cflags-$(CONFIG_MPENTIUMII) += $(call cc-option,\
-march=pentium2,-march=i686) ...
# Disable unit-at-a-time mode ...
CFLAGS += $(call cc-option,-fno-unit-at-a-time)
...

第一个例子当config选项是'y'时将被选中。

CFLAGS_KERNEL $(CC)编译built-in对象的选项

$(CFLAGS_KERNEL)包含外部C编译器选项编译本地内核代码。

CFLAGS_MODULE $(CC)编译模块选项

$(CFLAGS_MODULE)包含外部C编译器选项编译可加载内核代码。

--- 6.2 增加预设置项

prepare: 这个规则用于列举开始进入子目录编译前需要的前提文件。通常是些包含汇编常量的头文件。
prepare: 这个规则用于列举开始进入子目录编译前需要的前提文件。通常是些包含汇编常量的头文件。

Example:
#arch/s390/Makefile
prepare: include/asm-$(ARCH)/offsets.h

在这个例子中include/asm-$(ARCH)/offsets.h将在进入子目录前编译。详见XXX-TODO文件描述了kbuild如何产生offset头文件。

--- 6.3 目录表

体系Makefile文件和顶层Makefile文件共同定义了如何建立vmlinux文件的变量。注意没有体系相关的模块对象定义部分：所有的模块对象都是体系无关的。

head-y, init-y, core-y, libs-y, drivers-y, net-y

$(head-y) 列举首先链接到vmlinux的对象文件。
$(libs-y) 列举了能够找到lib.a文件的目录。
其余的变量列举了能够找到内嵌对象文件的目录。

$(init-y) 列举的对象位于$(head-y)对象之后。
然后是如下位置秩序：
$(core-y), $(libs-y), $(drivers-y) 和 $(net-y)。

顶层Makefile定义了所有同用目录，arch/$(ARCH)/Makefile文件只需增加体系相关的目录。

Example:
#arch/sparc64/Makefile
core-y += arch/sparc64/kernel/
libs-y += arch/sparc64/prom/ arch/sparc64/lib/
drivers-$(CONFIG_OPROFILE) += arch/sparc64/oprofile/

--- 6.4 引导映像

体系Makefile文件定义了编译vmlinux文件的目标对象，将它们压缩和封装成引导代码，并复制到合适的位置。这包括各种安装命令。如何定义实际的目标对象无法为所有的体系结构提供标准化的方法。

附加处理过程常位于arch/$(ARCH)/下的boot/目录。

内核编译系统无法在boot/目录下提供一种便捷的方法创建目标系统文件。因此arch/$(ARCH)/Makefile要调用make命令在 boot/目录下建立目标系统文件。建议使用的方法是在arch/$(ARCH)/Makefile中设置调用，并且使用完整路径引用arch/$ (ARCH)/boot/Makefile。

Example:
#arch/i386/Makefile
boot := arch/i386/boot
bzImage: vmlinux
$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) $(boot)/$@

建议使用"$(Q)$(MAKE) $(build)=<dir>"方式在子目录中调用make命令。
没有定义体系目标系统文件的规则，但执行"make help"命令要列出所有目标系统文件，因此必须定义$(archhelp)变量。

Example:
#arch/i386/Makefile
define archhelp
echo '* bzImage - Image (arch/$(ARCH)/boot/bzImage)'
endef

当执行不带参数的make命令时，将首先编译第一个目标对象。在顶层Makefile中第一个目标对象是all:。
一个体系结构需要定义一个默认的可引导映像。
"make help"命令的默认目标是以*开头的对象。
增加新的前提文件给all目标可以设置不同于vmlinux的默认目标对象。

Example:
#arch/i386/Makefile
all: bzImage

当执行不带参数的"make"命令时，bzImage文件将被编译。

--- 6.5 编译非内核目标

extra-y

extra-y定义了在当前目录下创建没有在obj-*定义的附加的目标文件。

在extra-y中列举目标是处于两个目的：
1) 是内核编译系统在命令行中检查变动情况
- 当使用$(call if_changed,xxx)时
2) 内核编译系统知道执行"make clean"命令时删除哪些文件

Example:
#arch/i386/kernel/Makefile
extra-y := head.o init_task.o

上面例子extra-y中的对象文件将被编译但不会练接到built-in.o中。

--- 6.6 编译引导映像命令

Kbuild提供了一些编译引导映像有用的宏。

if_changed

if_changed是后面命令使用的基础。

用法:
target: source(s)
FORCE $(call if_changed,ld/objcopy/gzip)

当这条规则被使用时它将检查哪些文件需要更新，或命令行被改变。后面这种情况将迫使重新编译编译选项被改变的执行文件。使用if_changed的目标对象必须列举在$(targets)中，否则命令行检查将失败，目标一直会编译。
赋值给$(targets)的对象没有$(obj)/前缀。
if_changed也可以和定制命令配合使用，见6.7"kbuild定制命令"。

注意: 一个常见错误是忘记了FORCE前导词。

ld
链接目标。常使用LDFLAGS_$@作为ld的选项。

objcopy
复制二进制文件。常用于arch/$(ARCH)/Makefile中和使用OBJCOPYFLAGS作为选项。
也可以用OBJCOPYFLAGS_$@设置附加选项。

gzip
压缩目标文件。使用最大压缩算法压缩目标文件。

Example:
#arch/i386/boot/Makefile
LDFLAGS_bootsect := -Ttext 0x0 -s --oformat binary
LDFLAGS_setup := -Ttext 0x0 -s --oformat binary -e begtext

targets += setup setup.o bootsect bootsect.o
$(obj)/setup $(obj)/bootsect: %: %.o FORCE
$(call if_changed,ld)

在上面例子中有两个可能的目标对象，分别需要不同的链接选项。使用LDFLAGS_$@语法为每个目标对象设置不同的链接选项。
$(targets)包含所有的目标对象，因此内核编译系统知道所有的目标对象并且将：
1) 检查命令行的改变情况
2) 执行make clean命令时删除目标对象

": %: %.o"是简写方法，减写setup.o和bootsect.o文件。

注意: 常犯错误是忘记"target :="语句，导致没有明显的原因目标文件被重新编译。

--- 6.7 定制编译命令

当执行带KBUILD_VERBOSE=0参数的编译命令时命令的简短信息会被显示。要让定制命令具有这种功能需要设置两个变量：
quiet_cmd_<command> - 将被显示的内容
cmd_<command> - 被执行的命令

Example:
#
quiet_cmd_image = BUILD $@
cmd_image = $(obj)/tools/build $(BUILDFLAGS) \
$(obj)/vmlinux.bin > $@

targets += bzImage
$(obj)/bzImage: $(obj)/vmlinux.bin $(obj)/tools/build FORCE
$(call if_changed,image)
@echo 'Kernel: $@ is ready'

执行"make KBUILD_VERBOSE=0"命令编译$(obj)/bzImage目标时将显示：

BUILD arch/i386/boot/bzImage

--- 6.8 预处理连接脚本

当编译vmlinux映像时将使用arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds链接脚本。
相同目录下的vmlinux.lds.S文件是这个脚本的预处理的变体。内核编译系统知晓.lds文件并使用规则*lds.S -> *lds。

Example:
#arch/i386/kernel/Makefile
always := vmlinux.lds
#Makefile
export CPPFLAGS_vmlinux.lds += -P -C -U$(ARCH)

$(always)赋值语句告诉编译系统编译目标是vmlinux.lds。$(CPPFLAGS_vmlinux.lds)赋值语句告诉编译系统编译vmlinux.lds目标的编译选项。

编译*.lds时将使用到下面这些变量：
CPPFLAGS : 定义在顶层Makefile
EXTRA_CPPFLAGS : 可以设置在编译的Makefile文件中
CPPFLAGS_$(@F) : 目标编译选项。注意要使用文件全名。

=== 7 Kbuild变量

顶层Makefile文件导出下面这些变量：

VERSION, PATCHLEVEL, SUBLEVEL, EXTRAVERSION

这几个变量定义了当前内核版本号。很少体系体系Makefiles文件直接使用他们，常用$(KERNELRELEASE)代替。

$(VERSION)、$(PATCHLEVEL)和$(SUBLEVEL)定义了三个基本部分版本号，例如"2", "4",和"0"。这三个变量一直使用数值表示。

$(EXTRAVERSION)定义了更细的补钉号，通常是短横跟一些非数值字符串，例如"-pre4"。

KERNELRELEASE

$(KERNELRELEASE)是一个单一字符如"2.4.0-pre4",适合用于构造安装目录和显示版本字符串。一些体系文件使用它用于以上目的。

ARCH

这个变量定义了目标系统体系结构，例如"i386"、“arm"、"sparc". 一些内核编译文件测试$(ARCH)用于确定编译哪个文件。默认情况下顶层Makefile文件设置$(ARCH)为主机相同的系统体系。当交叉编译编译 时，用户可以使用命令行改变$(ARCH)值：

make ARCH=m68k ...

INSTALL_PATH

这个变量定义了体系Makefiles文件安装内核映项和System.map文件的路径。

INSTALL_MOD_PATH, MODLIB

$(INSTALL_MOD_PATH)定义了模块安装变量$(MODLIB)的前缀。这个变量通常不在Makefile文件中定义，如果需要可以由用户添加。
$(MODLIB)定义了模块安装目录。
顶层Makefile定义$(MODLIB)为$(INSTALL_MOD_PATH)/lib/modules/$(KERNELRELEASE)。用户可以使用命令行修改这个值。

=== 8 Makefile语言

内核Makefiles设计目标用于运行GNU Make程序。Makefiles仅使用GNU Make提到的特性，但使用了较多的GNU扩展部分。

GNU Make程序支持基本的列表处理功能。内核Makefiles文件结合"if"语句使用了简单的列表建立和维护功能。

GNU Make程序有两种赋值操作符：":="和"="。 ":="执行时立即计算右值并赋值给左值。"="类似公式定义，当每次使用左值要被使用时计算右值并赋给它。

一些情况中使用"="合适，而一些情况中使用":="才是正确选择。

=== 9 Credits

Original version made by Michael Elizabeth Chastain, <mailto:[e-mail]>
Updates by Kai Germaschewski <[e-mail]>
Updates by Sam Ravnborg <[e-mail]>

=== 10 TODO

- Describe how kbuild support shipped files with _shipped.
- Generating offset header files.
- Add more variables to section 7