KBUILD系统原理分析

1. Kbuild

      kbuild，即kernel build，用于编译Linux内核文件。kbuild对makefile进行了功能上的扩充，使其在编译内核文件时更加高效，简洁。大部分内核中的Makefile都是使用Kbuild组织结构的kbuild Makefile。下面将介绍kbuild makefile的工作原理。

　Linux内核的Makefile分为5个部分：

Makefile

顶层Makefile

.config

 内核配置文件

arch/$(ARCH)/Makefile

具体架构的Makefile

scripts/Makefile.*

通用的规则等，面向所有的Kbuild Makefiles。

kbuild Makefiles

内核源代码中大约有500个这样的文件

　　顶层Makefile阅读的.config文件，而该文件是由内核配置程序生成的。顶层Makefile负责制作：vmlinux(内核文件)与模块(任何模块文件)。制作的过程主要是通过递归向下访问子目录的形式完成。并根据内核配置文件确定访问哪些子目录。顶层Makefile要原封不动的包含一具体架构的Makefile，其名字类似于 arch/$(ARCH)/Makefile。该架构Makefile向顶层Makefile提供其架构的特别信息。

 

　　每一个子目录都有一个Kbuild Makefile文件，用来执行从其上层目录传递下来的命令。Kbuild Makefile从.config文件中提取信息，生成Kbuild完成内核编译所需的文件列表。

scripts/Makefile.*包含了所有的定义、规则等信息。这些文件被用来编译基于kbuild Makefile的内核。

　　

2.Kbuild文件

 

　　大部分内核中的Makefile都是使用Kbuild组织结构的Kbuild Makefile。这章介绍了Kbuild Makefile的语法。Kbuild文件倾向于"Makefile"这个名字，"Kbuild"也是可以用的。但如果"Makefile" "Kbuild"同时出现的话，使用的将会是"Kbuild"文件。

　　2.1　目标定义

　　目标定义是Kbuild Makefile的主要部分，也是核心部分。主要是定义了要编译的文件，所有的选项，以及到哪些子目录去执行递归操作。

　　最简单的Kbuild makefile 只包含一行：

              obj-y += foo.o

        该例子告诉Kbuild在这目录里，有一个名为foo.o的目标文件。foo.o将从foo.c或foo.S文件编译得到。

        如果foo.o要编译成一模块，那就要用obj-m了。所采用的形式如下：

            obj-$(CONFIG_FOO) += foo.o

      $(CONFIG_FOO)可以为y(编译进内核) 或m(编译成模块)。如果CONFIG_FOO不是y和m，那么该文件就不会被编译联接了。

　　2.2　编译进内核 - obj-y

 

　　Kbuild Makefile 规定所有编译进内核的目标文件都存在$(obj-y)列表中。而这些列表依赖内核的配置。Kbuild编译所有的$(obj-y)文件。然后，调用"$(LD) -r"将它们合并到一个build-in.o文件中。稍后，该build-in.o会被其父Makefile联接进vmlinux中。$(obj-y)中的文件是有顺序的。列表中有重复项是可以的：当第一个文件被联接到built-in.o中后，其余文件就被忽略了。联接也是有顺序的，那是因为有些函数(module_init()/__initcall)将会在启动时按照他们出现的顺序进行调用。所以，记住改变联接的顺序可能改变你SCSI控制器的检测顺序，从而导致你的硬盘数据损害。

#drivers/isdn/i4l/Makefile

# Makefile for the kernel ISDN subsystem and device drivers.

# Each configuration option enables a list of files.

obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o

obj-$(CONFIG_ISDN_PPP_BSDCOMP) += isdn_bsdcomp.o

      2.3 编译可装载模块 - obj-m

 

　　$(obj-m) 列举出了哪些文件要编译成可装载模块。

　　一个模块可以由一个文件或多个文件编译而成。如果是一个源文件，KbuildMakefile只需简单的将其加到$(obj-m)中去就可以了。

#drivers/isdn/i4l/Makefile

obj-$(CONFIG_ISDN_PPP_BSDCOMP) += isdn_bsdcomp.o

　　注意：此例中 $(CONFIG_ISDN_PPP_BSDCOMP) 的值为'm'

　　如果内核模块是由多个源文件编译而成，那你就要采用上面那个例子一样的方法去声明你所要编译的模块。

　　Kbuild需要知道你所编译的模块是基于哪些文件，所以你需要通过变量$(-objs)来告诉它。

#drivers/isdn/i4l/Makefile

obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o

isdn-objs := isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_common.o

　　在这个例子中，模块名将是isdn.o,Kbuild将编译在$(isdn-objs)中列出的所有文件，然后使用"$(LD) -r"生成isdn.o。

Kbuild能够识别用于组成目标文件的后缀-objs和后缀-y。这就让KbuildMakefile可以通过使用 CONFIG_ 符号来判断该对象是否是用来组合对象的。

#fs/ext2/Makefile

obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o

ext2-y   := balloc.o bitmap.o

ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o

　　在这个例子中，如果 $(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) 是 'y',xattr.o将是复合对象 ext2.o的一部分。

　　注意：当然，当你要将其编译进内核时，上面的语法同样适用。所以，如果你的 CONFIG＿EXT2＿FS=y，那Kbuild会按你所期望的那样，生成 ext2.o文件，然后将其联接到 built-in.o中。

　　2.4 　目标库文件 - lib-y

 

　　在 obj-* 中所列文件是用来编译模块或者是联接到特定目录中的 built-in.o。同样，也可以列出一些将被包含在lib.a库中的文件。在 lib-y 中所列出的文件用来组成该目录下的一个库文件。

　　在 obj-y 与 lib-y 中同时列出的文件，因为都是可以访问的，所以该文件是不会被包含在库文件中的。同样的情况， lib-m 中的文件就要包含在 lib.a 库文件中。

　　注意，一个Kbuild makefile可以同时列出要编译进内核的文件与要编译成库的文件。所以，在一个目录里可以同时存在 built-in.o 与 lib.a 两个文件。

#arch/i386/lib/Makefile

lib-y := chechsum.o delay.o

　　这将由 checksum.o 和delay.o 两个文件创建一个库文件 lib.a。为了让Kbuild 真正认识到这里要有一个库文件 lib.a 要创建，其所在的目录要加到 libs-y 列表中。

　　2.5　递归向下访问目录

 

　　一个Makefile只对编译所在目录的对象负责。在子目录中的文件的编译要由其所在的子目录的Makefile来管理。只要你让Kbuild知道它应该递归操作，那么该系统就会在其子目录中自动的调用 make 递归操作。

　　这就是 obj-y 和 obj-m 的作用。

　　ext2 被放的一个单独的目录下，在fs目录下的Makefile会告诉Kbuild使用下面的赋值进行向下递归操作。

#fs/Makefile

obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2/

　　如果 CONFIG_EXT2_FS 被设置为 'y'(编译进内核)或是'm'(编译成模块)，相应的 obj- 变量就会被设置，并且Kbuild就会递归向下访问 ext2 目录。Kbuild只是用这些信息来决定它是否需要访问该目录，而具体怎么编译由该目录中的Makefile来决定。

将 CONFIG_ 变量设置成目录名是一个好的编程习惯。这让Kbuild在完全忽略那些相应的 CONFIG_ 值不是'y'和'm'的目录。

　　2.6 　编辑标志

 

　　EXTRA_CFLAGS, EXTRA_AFLAGS, EXTRA_LDFLAGS, EXTRA_ARFLAGS所有的 EXTRA_ 变量只在所定义的Kbuild Makefile中起作用。EXTRA_ 变量可以在Kbuild Makefile中所有命令中使用。

 

$(EXTRA_CFLAGS) 是用 $(CC) 编译C源文件时的选项。

# drivers/sound/emu10kl/Makefile

EXTRA_CFLAGS += -I$(obj)

ifdef DEBUG

EXTRA_CFLAGS += -DEMU10KL_DEBUG

endif

该变量是必须的，因为顶层Makefile拥有变量 $(CFLAGS) 并用来作为整个源代码树的编译选项。

 

$(EXTRA_AFLAGS) 也是一个针对每个目录的选项，只不过它是用来编译汇编源代码的。

#arch/x86_64/kernel/Makefile

EXTRA_AFLAGS := -traditional

 

$(EXTRA_LDFLAGS) 和 $(EXTRA_ARFLAGS)分别与 $(LD)和 $(AR)类似，只不过，他们是针对每个目录的。

#arch/m68k/fpsp040/Makefile

EXTRA_LDFLAGS := -x

 

CFLAGS_$@, AFLSGA_$@

CFLAGS_$@ 和 AFLAGS_$@ 只能在当前Kbuild Makefile中的命令中使用。

$(CFLAGS_$@) 是 $(CC) 针对每个文件的选项。$@ 表明了具体操作的文件。

# drivers/scsi/Makefile

CFLAGS_aha152x.o =  -DAHA152X_STAT -DAUTOCONF

CFLAGS_gdth.o    =  # -DDEBUG_GDTH=2 -D__SERIAL__ -D__COM2__ \

-DGDTH_STATISTICS

CFLAGS_seagate.o =  -DARBITRATE -DPARITY -DSEAGATE_USE_ASM

以上三行分别设置了aha152x.o,gdth.o 和 seagate.o的编辑选项。

$(AFLAGS_$@) 也类似，只不是是针对汇编语言的。

# arch/arm/kernel/Makefile

AFLAGS_head-armv.o := -DTEXTADDR=$(TEXTADDR) -traditional

AFLAGS_head-armo.o := -DTEXTADDR=$(TEXTADDR) -traditional
　

　2.7　跟踪依赖

 

　　Kbuild 跟踪在以下方面依赖：

　　1) 所有要参与编译的文件(所有的.c 和.h文件)

　　2) 在参与编译文件中所要使用的 CONFIG_ 选项

　　3) 用于编译目标的命令行

　　因此，如果你改变了 $(CC) 的选项，所有受影响的文件都要重新编译。

　2.8 　特殊规则

 

　　特殊规则就是那Kbuild架构不能提供所要求的支持时，所使用的规则。一个典型的例子就是在构建过程中生成的头文件。另一个例子就是那些需要采用特殊规则来准备启动镜像。特殊规则的写法与普通Make规则一样。Kbuild并不在Makefile所在的目录执行，所以所有的特殊规则都要提供参与编译的文件和目标文件的相对路径。 

　　在定义特殊规则时，要使用以下两个变量：

$(src)

$(src) 表明Makefile所在目录的相对路径。经常在定位源代码树中的文件时，使用该变量。

 

$(obj)

$(obj) 表明目标文件所要存储目录的相对路径。经常在定位所生成的文件时，使用该变量。

#drivers/scsi/Makefile

$(obj)/53c8xx_d.h: $(src)/53c7,8xx.scr $(src)/script_asm.pl

$(CPP) -DCHIP=810 - < $< | ... $(src)/script_asm.pl

　　这就是一个特殊规则，遵守着make所要求的普通语法。目标文件依赖于两个源文件。用$(obj)来定位目标文件，用$(src)来定位源文件(因为它们不是我们生成的文件)。
　　

   2.9 　$(CC) 支持的函数

 

　　内核可能由多个不同版本的$(CC)编译，而每个版本都支持一不同的功能集与选项集。Kbuild提供了检查 $(CC) 可用选项的基本功能。$(CC)一般情况下是gcc编译器，但也可以使用其它编译器来代替gcc。

 

as-option

 

as-option，当编译汇编文件(*.S)时，用来检查 $(CC) 是否支持特定选项。如果第一个选项不支持的话，可选的第二个选项可以用来指定。

#arch/sh/Makefile

cflags-y += $(call as-option,-Wa$(comma)-isa=$(isa-y),)

在上面的例子里，如果 $(CC) 支持选项 -Wa$(comma)-isa=$(isa-y)，cflags-y就会被赋予该值。第二个参数是可选的，当第一个参数不支持时，就会使用该值。

 

ld-option

 

ld-option，当联接目标文件时，用来检查 $(CC) 是否支持特定选项。如果第

一个选项不支持的话，可选的第二个选项可以用来指定。

#arch/i386/kernel/Makefile

vsyscall-flags += $(call ld-option, -Wl$(comma)--hash-style=sysv)

在上面的例子中，如果 $(CC)支持选项 -Wl$(comma)--hash-style=sysv，ld-option就会被赋予该值。第二个参数是可选的，当第一个参数不支持时，就会使用该值。

 

cc-option

 

cc-option，用来检查 $(CC) 是否支持特定选项,并且不支持使用可选的第二项。

#arch/i386/Makefile

cflags-y += $(call cc-option,-march=pentium-mmx,-march=i586)

在上面的例子中，如果 $(CC)支持选项 -march=pentium-mmx，cc-option就会被赋予该值，否则就赋 -march-i586。cc-option的第二个参数是可选的。如果忽略的话，当第一个选项不支持时，cflags-y 不会被赋值。

 

cc-option-yn

 

cc-option-yn,用来检查 gcc 是否支持特定选项，返回'y'支持，否则为'n'。

#arch/ppc/Makefile

biarch  := $(call cc-option-yn, -m32)

aflags-$(biarch) += -a32

cflags-$(biarch) += -m32

在上面的例子里，当 $(CC) 支持 -m32选项时，$(biarch)设置为y。当 $(biarch) 为y时，扩展的 $(aflags-y) 和 $(cflags-y)变量就会被赋值为-a32 和 -m32。

 

cc-option-align

 

gcc版本大于3.0时，改变了函数，循环等用来声明内存对齐的选项。当用到对齐选项时，$(cc-option-align) 用来选择正确的前缀：

gcc < 3.00

cc-option-align = -malign

gcc >= 3.00

cc-option-align = -falign

例子：

CFLAGS += $(cc-option-align)-functions=4

在上面的例子中，选项 -falign-funcions=4 被用在gcc >= 3.00的时候。对于小于3.00时， 使用 -malign-funcions=4 。

 

cc-version

 

cc-version以数学形式返回 $(CC) 编译器的版本号。其格式是：，二者都是数学。比如，gcc 3.41 会返回 0341。当某版本的 $(CC) 在某方面有缺陷时,cc-version就会很有用。比如，选项-mregparm=3 虽然会被gcc接受，但其实现是有问题的。

#arch/i386/Makefile

cflags-y += $(shell \

if [ $(call cc-version) -ge 0300 ] ; then \

echo "-meregparm=3";

 fi ;

　　在上面的例子中，-mregparm=3只会在gcc的版本号大于等于3.0的时候使用。

 

cc-ifversion

 

cc-ifversion测试 $(CC) 的版本号，如果版本表达式为真，就赋值为最后的参数。

#fs/reiserfs/Makefile

EXTRA_CFLAGS := $(call cc-ifversion, -lt, 0402, -O1)

　　在这个例子中，如果 $(CC) 的版本小于4.2,EXTRA_CFLAGS就被赋值 -O1。cc－ifversion 可使用所有的shell 操作符：-eq,-ne,-lt,-le,-gt,和-ge。第三个参数可以像上面例子一样是个文本，但也可以是个扩展的变量或宏。

　3.本机程序支持

 

　　Kbuild 支持编译那些将在编译阶段使用的可执行文件。为了使用该可执行文件，要将编译分成二个阶段。

　　第一阶段是告诉Kbuild存在哪些可执行文件。这是通过变量 hostprogs-y来完成的。

　　第二阶段是添加一个对可执行文件的显性依赖。有两种方法:增加依赖关系到一个规则中，或是利用变量 $(always)。以下是详细叙述。

　3.1　单的本机程序

　　在编译内核时，有时会需要编译并运行一个程序。下面这行就告诉了kbuild，程序bin2hex应该在本机上编译。

hostprogs-y := bin2hex

　　在上面的例子中，Kbuild假设bin2hex是由一个与其在同一目录下，名为 bin2hex.c 的C语言源文件编译而成的。

　3.2　复合的本机程序

 

　　本机程序可以由多个文件编译而成。所使用的语法与内核的相应语法很相似。$(-objs) 列出了联接成最后的可执行文件所需的所有目标文件。

#scripts/lxdialog/Makefile

hostprogs-y := lxdialog

lxdialog-objs := checklist.o lxdialog.o

　　扩展名为.o的文件是从相应的.c文件编译而来的。在上面的例子中，checklist.c 编译成了checklist.o，lxdialog.c编译成了lxdialog.o。最后，两个.o文件联接成了一可执行文件，lxdialog。

　　注意：语法 -y不是只能用来生成本机程序。

　3.3 　定义共享库

 

　　扩展名为so的文件称为共享库，被编译成位置无关对象。Kbuild也支持共享库，但共享库的使用很有限。在下面的例子中，libconfig.so共享库用来联接到可执行文件 conf中。

#scripts/kconfig/Makefile

hostprogs-y := conf

conf-objs := conf.o libkconfig.so

libkcofig-objs := expr.o type.o

　　共享库文件经常要求一个相应的 -objs，在上面的例子中，共享库libkconfig是由 expr.o 和 type.o两个文件组成的。expr.o 和 type.o 将被编译成位置无关码，然后联接成共享库文件 libkconfig.so。C++并不支持共享库。

　　

    3.4　使用用C++编写的本机程序

 

　　kbuild也支持用C++编写的本机程序。在此专门介绍是为了支持kconfig，并且在一般情况下不推荐使用。

#scripts/kconfig/Makefile

hostprogs-y := qconf

qconf-cxxobjs := qconf.o

　　在上面的例子中，可执行文件是由C++文件 qconf.cc编译而成的，由$(qconf-cxxobjs)来标识。

　　如果qconf是由.c和.cc一起编译的，那么就需要专门来标识这些文件了。

#scripts/kconfig/Makefile

hostprogs-y := qconf

qconf-cxxobjs := qconf.o

qconf-objs := check.o

　3.5 　控制本机程序的编译选项

 

　　当编译本机程序时，有可能使用到特殊选项。程序经常是利用$(HOSTCC)编译,其选项在 $(HOSTCFLAGS)变量中。可通过使用变量 HOST＿EXTRACFLAGS，影响所有在Makefile文件中要创建的主机程序。

#scripts/lxdialog/Makefile

HOST_EXTRACFLAGS += -I/usr/include/ncurses

　　为一单个文件设置选项，可按形式进行：

#arch/ppc64/boot/Makefile

HOSTCFLAGS_pinggyback.o := -DKERNELBASE=$(KERNELBASE)

　　同样也可以给联接器声明一特殊选项。

#scripts/kconfig/Makefile

HOSTLOADLIBES_qconf := -L$(QTDIR)/lib

　　当联接qconf时，将会向联接器传递附加选项 "-L$(QTDIR)/lib"。

　3.6 　编译主机程序时

 

　　Kbuild只在需要时编译主机程序。有两种方法：

　　(1) 在一具体的规则中显性列出所需要的文件，例子：

#drivers/pci/Makefile

hostprogs-y := gen-devlist

$(obj)/devlist.h: $(src)/pci.ids $(obj)/gen-devlist

( cd $(obj); ./gen-devlist ) < $<

　　目标 $(obj)/devlist.h 是不会在 $(obj)/gen-devlist 更新之前编译的。注意在该规则中所有有关主机程序的命令必须以$(obj)开头。

　　(2) 使用 $(always)

　　当Makefile要编译主机程序，但没有适合的规则时，使用 $(always)。例子：

#scripts/lxdialog/Makefile

hostprogs-y := lxdialog

always := $(hostprogs-y)

　　这就是告诉Kbuild，即使没有在规则中声明，也要编译 lxdialog。

　　使用 hostprogs-$(CONFIG_FOO)

 

　　一个典型的Kbuild模式如下：

#scripts/Makefile

hostprogs-$(CONFIG_KALLSYMS) += kallsyms

　　Kbuild 知道 'y' 是编译进内核，而 'm' 是编译成模块。所以，如果配置符号是'm'，Kbuild仍然会编译它。换句话说，Kbuild处理 hostprogs-m 与hostprogs-y 的方式是完全一致的。只是，如果不用 CONFIG，最好用hostprogs-y。

4 　build清理(clean)

 

　　"make clean"删除几乎所有的在编译内核时生成的文件，包括了主机程序在内。

　　Kbuild 通过列表 $(hostprogs-y)，$(hostprogs-m)，$(always)，$(extra-y) 和$(targets) 知道所要编译的目标。这些目标文件都会被 "make clean" 删除。另外，在"make clean"还会删除匹配 "*.[oas]"，"*.ko" 的文件，以及由 Kbuild生成的辅助文件。辅助文件由 Kbuild Makefile 中的 $(clean-files) 指明。例子：

#drivers/pci/Makefile

clean-files  := devlist.h classlist.h

　　当执行 "make clean" 时，"devlist.h classlist.h"这两个文件将被删除。如果不使用绝对路径(路径以'/'开头)的话，Kbuild假设所要删除的文件与Makefile在同一个相对路径上。

　　要删除一目录：

#scripts/package/Makefile

clean-dirs := $(objtree)/debian/

　　这就会删除目录 debian，包括其所有的子目录。如果不使用绝对路径(路径以'/'开头)的话，Kbuild假设所要删除的目录与Makefile在同一个相对路径上。

　　一般情况下，Kbuild会根据 "obj-* := dir/" 递归访问其子目录，但有的时候，Kbuild架构还不足以描述所有的情况时，还要显式的指明所要访问的子目录。例子：

#arch/i386/boot/Makefile

subdir-  := compressed/

　　上面的赋值命令告诉Kbuild，当执行"make clean"时，要递归访问目录 compressed/。

　　为了支持在最终编译完成启动镜像后的架构清理工作，还有一可选的目标 archclean：

#arch/i386/Makefile

archclean:

$(Q)$(MAKE) $(clean)=arch/i386/boot

　　当"make clean"执行时，make会递归访问并清理 arch/i386/boot。在 arch/i386/boot中的Makefile可以用来提示make进行下一步的递归操作。

　　注意1：arch/$(ARCH)/Makefile 不能使用"subdir-"，因为该Makefile被包含在顶层的Makefile中，Kbuild是不会在此处进行操作的。

　　注意2："make clean" 会访问在 core-y，libs-y，drivers-y 和 net-y 列出的所有目录

5　架构Makefile

 

　　在递归访问目录之前，顶层Makefile要完成设置环境变量以及递归访问的准备工作。顶层Makefile包含的公共部分，而 arch/$(ARCH)/Makefile 包含着针对某一特定架构的配置信息。所以，要在arch/$(ARCH)/Makefile 中设置一部分变量，并定义一些目标。 

　　Kbuild执行的几个步骤(大致)：

　　1) 根据内核配置生成文件 .config

　　2) 将内核的版本号存储在 include/linux/version.h

　　3) 生成指向 include/asm-$(ARCH) 的符号链接

　　4) 更新所有编译所需的文件： 附加的文件由 arch/$(ARCH)/Makefile 指定。

　　5) 递归向下访问所有在下列变量中列出的目录： init-* core* drivers-* net-* libs-*，并编译生成目标文件。这些变量的值可以在 arch/$(ARCH)/Makefile 中扩充。

　　6) 联接所有的目标文件，在源代码树顶层目录中生成 vmlinux。最先联接是在 head-y中列出的文件，该变量由 arch/$(ARCH)/Makefile 赋值。

　　7) 最后完成具体架构的特殊要求，并生成最终的启动镜像。

 　　  -- 包含生成启动指令

  　　 -- 准备 initrd 镜像或类似文件

　5.1 　调整针对某一具体架构生成的镜像

　　LDFLAGS 一般是 $(LD) 选项　该选项在每次调用联接器时都会用到。一般情况下，只用来指明模拟器。例子：

#arch/s390/Makefile

LDFLAGS := -m elf_s390

　　注意：EXTRA_LDFLAGS 和 LDFLAGS_$@ 可用来进一步自定义选项。

　　LDFLAGS_MODULE 联接模块时的联接器的选项

　　LDFLAGS_MODULE 所设置的选项将在联接器在联接模块文件 .ko 时使用。默认值为 "-r"，指定输出文件是可重定位的。

 

　　LDFLAGS_vmlinux 联接vmlinux时的选项

　　LDFLAGS_vmlinux用来传递联接vmlinux时的联接器的选项。

　　LDFLAGS_vmlinux需 LDFLAGS_$@ 支持。例子：

#arch/i386/Makefile

LDFLAGS_vmlinux := -e stext

 

　　OBJCOPYFLAGS objcopy 选项

　　当用 $(call if_changed,objcopy) 来转换(translate)一个.o文件时，该选项就会被使用。

　　$(call if_changed,objcopy) 经常被用来为vmlinux生成原始的二进制代码。例子：

#arch/s390/Makefile

OBJCOPYFLAGS := -O binary

#arch/s390/boot/Makefile

$(obj)/image: vmlinux FORCE

$(call if_changed,objcopy)

在此例中，二进制文件 $(obj)/image 是 vmlinux 的一个二进制版本。

$(call if_chagned,xxx)的用法稍后描述。

 

　　AFLAGS $(AS) 汇编编译器选项

　　默认值在顶层Makefile

　　扩充或修改在各具体架构的Makefile，例子：

#arch/sparc64/Makefile

AFLAGS += -m64 -mcpu=ultrasparc

 

　　CFLAGS $(CC) 编译器选项

　　默认值在顶层Makefile

　　扩充或修改在各具体架构的Makefile。

　　一般，CFLAGS要根据内核配置设置。例子：

#arch/i386/Makefile

cflags-$(CONFIG_M386)  += -march=i386

CFLAGS += $(cflags-y)

　　许多架构Makefile都通过调用所要使用的C编译器，动态的检查其所支持的选项：

#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)

　　第一个例子利用了一个配置选项，当其为'y'时，扩展。

CFLAGS_KERNEL ：

#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)

　　第一个例子利用了一个配置选项，当其为'y'时，扩展。

 

CFLAGS_KERNEL 编译进内核时，$(CC) 所用的选项

$(CFLAGS_KERNEL) 包含了用于编译常驻内核代码的附加编译器选项。

 

CFLAGS_MODULE 编译成模块时，$(CC)所用的选项

$(CFLAGS_MODULE) 包含了用于编译可装载模块的附加编译器选项。

　5.2 　将所需文件加到 archprepare 中

　　archprepare规则在递归访问子目录之前，列出编译目标文件所需文件。

　　一般情况下，这是一个包含汇编常量的头文件。(assembler constants)

　　例子：

#arch/arm/Makefile

archprepare: maketools

　　此例中，目标文件 maketools 将在递归访问子目录之前编译。在TODO一章可以看到，Kbuild是如何支持生成分支头文件的。(offset header files)
　　

5.3　 递归下向时要访问的目录列表

　　如何生成 vmlinux，是由架构makefile和顶层Makefile一起来定义的。注意，架构Makefile是不会定义与模块相关的内容的，所有构建模块的定义是与架构无关的。

 

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

$(head-y) 列出了最先被联接进 vmlinux 的目标文件。

$(libs-y) 列出了生成的所有 lib.a 所在的目录。

其余所列的目录，是 built-in.o 所在的目录。

$(init-y) 在 $(head-y) 之后所要使用的文件。

然后，剩下的步骤如下：

$(core-y),$(libs-y),$(drivers-y)和$(net-y)。

顶层makefile定义了通用的部分，arch/$(ARCH)/Makefile 添加了架构的特殊要求。

例子：

#arch/sparc64/Makefile

core-y += arch/sparc64/kernel/

libs-y += arch/sparc64/prom/ arch/sparc64/lib/

drivers-$(CONFIG_OPROFILE)  += arch/sparc64/oprofile/
　

5.4 　具体架构的启动镜像

　　一具体架构Makefile的具体目的就是，将生成并压缩 vmlinux 文件，写入启动代码，并将其拷贝到正确的位置。这就包含了多种不同的安装命令。该具体目的也无法在各个平台间进行标准化。

　　一般，附加的处理命令入在 arch/$(ARCH)/下的boot目录。

　　Kbuild并没有为构造boot所指定的目标提供任何更好的方法。所以，arch/$(ARCH)/Makefile 将会调用 make 以手工构造 boot的目标文件。

　　比较好的方法是，在 arch/$(ARCH)/Makefile 中包含快捷方式，并在arch/$(ARCH)/boot/Makefile 中使用全部路径。例子：

#arch/i386/Makefile

boot  := arch/i386/boot

bzImage: vmlinux

$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) $(boot)/$@

　　当在子目录中调用 make 时，推荐使用 "$(Q)$(MAKE) $(build)= " 。

　　并没有对架构特殊目标的命名规则，但用命令 "make help" 可以列出所有的相关目标。

　　为了支持 "make help"，$(archhelp) 必须被定义。例子：

#arch/i386/Makefile

define archhelp

echo  '* bzImage - Image (arch/$(ARCH)/boot/bzImage)'

endef

　　当make 没带参数执行时，所遇到的第一个目标将被执行。在顶层，第一个目标就是 all：

　　每个架构Makefile都要默认构造一可启动的镜像文件。

　　在 "make help"中，默认目标就是被加亮的'*'。

　　添加一新的前提文件到 all：，就可以构造出一不同的vmlinux。例子：

#arch/i386/Makefile

all: bzImage

　　当 make 没有参数时，bzImage将被构造。

5.5　 构造非Kbuild目标

 

extra-y

　　extra-y 列出了在当前目录下，所要创建的附加文件，不包含任何已包含在obj-* 中的文件。

　　用 extra-y 列目标，主要是两个目的：

　　1)        可以使Kbuild检查命令行是否发生变化

　　使用 $(call if_changed,xxx) 的时候

　　2)        让Kbuild知道哪些文件要在 "make clean" 时删除

　　例子：

#arch/i386/kernel/Makefile

extra-y := head.o init_task.o

　　在此例子中，extra-y用来列出所有只编译，但不联接到 built-in.o的目标文件。
　　2.5.6 　构建启动镜像的命令

　　Kbuild 提供了几个用在构建启动镜像时的宏。

 

if_changed

 

if_changed 为下列命令的基础。使用方法：

target: source(s) FORCE

$(call if_changed,ld/objcopy/gzip)

　　当执行该规则时，就检查是否有文件需要更新，或者在上次调用以后，命令行发生了改变。如果有选项发生了改变，后者会导致重新构造。只有在 $(targets)列出的的目标文件，才能使用 if_changed，否则命令行的检查会失败，并且目标总会被重建。给 $(targets)的赋值没有前缀 $(obj)/ 。 if_changed 可用来联接自定义的Kbuild命令，关于Kbuild自定义命令请看 6.7节。

　　注意：忘记 FORCE 是一种典型的错误。还有一种普遍的错误是，空格有的时候是有意义的；比如。下面的命令就会错误(注意在逗号后面的那个多余的空格)：

target: source(s) FORCE

#WRONG!# $(call if_changed, ld/objcopy/gzip)

 

ld 联接目标

经常是使用LDFLAGS_$@来设置ld的特殊选项。

 

objcopy

拷贝二进制代码。一般是在 arch/$(ARCH)/Makefile 中使用 OBJCOPYFLAGS。

OBJCOPYFLAGS_$@ 可以用来设置附加选项。

 

gzip

压缩目标文件。尽可能的压缩目标文件。例子：

#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)

　　在这个例子中，有两个可能的目标文件，分别要求不同的联接选项。定义联接器的选项使用的是 LDFLAGS_$@ 语法，每个潜在的目标一个。$(targets) 被分配给所有的潜在目标，因此知道目标是哪些，并且还会：

　　1) 检查命令行是否改变

　　2) 在 "make clean" 时，删除目标文件前提部分中的 ": %: %.o" 部分使我们不必在列出文件 setup.o 和 

bootsect.o 。

　　注意：一个普遍的错误是忘记了给 "target"赋值，导致在target中的文件总是无缘无故的被重新编译。

5.6 　Kbuild自定义命令

　　当Kbuild的变量 KBUILD_VERBOSE 为0时，只会显示命令的简写。

　　如果要为自定义命令使用这一功能，需要设置2个变量：

quiet_cmd_ - 要显示的命令

cmd_ - 要执行的命令

例子：

#

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'

当用"make KBUILD_VERBOSE=0"更新 $(obj)/bzImage 目标时显示：

BUILD arch/i386/boot/bzImage

　5.7 　联接器预处理脚本

　　当构造 vmlinux 镜像时，使用联接器脚本： arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds

　　该脚本是由在同一目录下的 vmlinux.lds.S 生成的。

　　Kbuild认识.lds文件，并包含由*.lds.S文件生成*.lds文件的规则。例子：

#arch/i386/kernel/Makefile

always := vmlinux.lds

#Makefile

export CPPFLAGS_vmlinux.lds += -P -C -U$(ARCH)

$(always)的值是用来告诉Kbuild，构造目标 vmlinux.lds。

$(CPPFLAGS_vmlinux.lds)，Kbuild在构造目标vmlinux.lds时所用到的特殊选项。

　　当构造 *.lds 目标时，Kbuild要用到下列变量：

CPPFLAGS : 在顶层目录中设置

EXTRA_CPPFLAGS : 可以在Kbuild Makefile中设置

CPPFLAGS_$(@F) : 目标特别选项

　　注意，此处的赋值用的完整的文件名。

　　针对*.lds文件的Kbuild构架还被用在许多具体架构的文件中。(***不通***)

6 　Kbuild 变量

　　顶层Makefile输出以下变量：

VERSION, PATCHLEVEL, SUBLEVEL, EXTRAVERSION

　　这些变量定义了当前内核的版本号。只有很少一部分Makefile会直接用到这些变量；可使用$(KERNELRELEASE)代替。

$　　(VERSION),$(PATCHLEVEL),和$(SUBLEVEL) 定义了最初使用的三个数字的版本号，比如"2""4"和"0"。这三个值一般是数字。

　　$(EXTRAVERSION) 为了补丁定义了更小的版本号。一般是非数字的字符串，比如"-pre4" ，或就空着。

 

KERNELRELEASE

　　$(KERNELRELEASE) 是一个字符串，类似"2.4.0-pre4"，用于安装目录的命名或

　　显示当前的版本号。一部分架构Makefile使用该变量。

 

ARCH

　　该变量定义了目标架构，比如"i386","arm" 或"sparc"。有些Kbuild Makefile根据 $(ARCH) 决定编译哪些文件。默认情况下，顶层Makefile将其设置为本机架构。如果是跨平台编译，用户可以用下面的命令覆盖该值：

make ARCH=m68k ...

 

INSTALL_PATH

　　该变量为架构Makefile定义了安装内核镜像与 System.map 文件的目录。主要用来指明架构特殊的安装路径。

 

INSTALL_MOD_PATH,MODLIB

　　$(INSTALL_MOD_PATH) 为了安装模块，给 $(MODLIB) 声明了前缀。该变量不能在Makefile中定义，但可以由用户传给Makefile。

　　$(MODLIB) 具体的模块安装的路径。顶层Makefile将$(MODLIB)定义为$(INSTALL_MOD_PATH)/lib/modules/$(KERNELRELEASE)。用户可以通过命令行参数的形式将其覆盖。

 

INSTALL_MOD_STRIP

　　如果该变量有定义，模块在安装之前，会被剥出符号表。如果 INSTALL_MOD_STRIP 为 "1"，就使用默认选项 --strip-debug。否则，　　INSTALL_MOD_STRIP 将作为命令 strip 的选项使用。

　7 　Makefile语言

　　内核的Makefile使用的是GNU Make。该Makefile只使用GNU Make已注明的功能，并使用了许多GNU 的扩展功能。GNU Make支持基本的显示处理过程的函数。内核Makefile 使用了一种类似小说的方式，显示"if"语句的构造、处理过程。GNU Make 有2个赋值操作符，":="和"="。":="，将对右边的表达式求值，并将所求的值赋给左边。"="更像是一个公式定义，只是将右边的值简单的赋值给左边，当左边的表达式被使用时，才求值。有时使用"="是正确的。但是，一般情况下，推荐使用":="。