内核的编译原理

来源：互联网发布：迪拜最奢华的酒店知乎编辑：程序博客网时间：2024/04/30 08:40

读Kernel感悟kbuild系统内核模块的编译

Linux内核是一种单体内核，但是通过动态加载模块的方式，使它的开发非常灵活方便。那么，它是如何编译内核的呢？我们可以通过分析它的Makefile入手。以下是一个简单的hello内核模块的Makefile.

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

obj-m:=hello.o

else

KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD:=$(shell pwd)

default:

$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:

rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko

endif

当我们写完一个hello模块，只要使用以上的makefile。然后make一下就行。

假设我们把hello模块的源代码放在/home/study/prog/mod/hello/下。

当我们在这个目录运行make时，make是怎么执行的呢？

LDD3第二章第四节“编译和装载”中只是简略地说到该Makefile被执行了两次，但是具体过程是如何的呢？

首先，由于make 后面没有目标，所以make会在Makefile中的第一个不是以.开头的目标作为默认的目标执行。于是default成为make的目标。make会执行$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

。

shell是make内部的函数,假设当前内核版本是2.6.13-study,所以$(shell uname -r)的结果是 2.6.13-study

这里，实际运行的是

make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules

/lib/modules/2.6.13-study/build是一个指向内核源代码/usr/src/linux的符号链接。

可见，make执行了两次。第一次执行时是读hello模块的源代码所在目录/home/study/prog/mod/hello/下的Makefile。第二次执行时是执行/usr/src/linux/下的Makefile时.

但是还是有不少令人困惑的问题：

1.这个KERNELRELEASE也很令人困惑，它是什么呢？在/home/study/prog/mod/hello/Makefile中是没有定义这个变量的，所以起作用的是else...endif这一段。不过，如果把hello模块移动到内核源代码中。例如放到/usr/src/linux/driver/中，KERNELRELEASE就有定义了。

在/usr/src/linux/Makefile中有

162 KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)$(LOCALVERSION)

这时候，hello模块也不再是单独用make编译，而是在内核中用make modules进行编译。

用这种方式，该Makefile在单独编译和作为内核一部分编译时都能正常工作。

2.这个obj-m := hello.o什么时候会执行到呢？

在执行：

make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules

时，make 去/usr/src/linux/Makefile中寻找目标modules:

862 .PHONY: modules

863 modules: $(vmlinux-dirs) $(if $(KBUILD_BUILTIN),vmlinux)

864 @echo ' Building modules, stage 2.';

865 $(Q)$(MAKE) -rR -f $(srctree)/scripts/Makefile.modpost

可以看出，分两个stage:

1.编译出hello.o文件。

2.生成hello.mod.o hello.ko

在这过程中，会调用

make -f scripts/Makefile.build obj=/home/study/prog/mod/hello

而在 scripts/Makefile.build会包含很多文件：

011 -include .config

012

013 include $(if $(wildcard $(obj)/Kbuild), $(obj)/Kbuild, $(obj)/Makefile)

其中就有/home/study/prog/mod/hello/Makefile

这时 KERNELRELEASE已经存在。

所以执行的是：

obj-m:=hello.o

关于make modules的更详细的过程可以在scripts/Makefile.modpost文件的注释中找到。如果想查看make的整个执行过程，可以运行make -n。

由此可见，内核的Kbuild系统庞大而复杂。

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