Linux Kernel Makefile解析（一）

闲置了这么久的博客，也要拾起来了（为自己的懒惰感到羞愧）。最近一段时间一直和linux的核心代码打交道，也积累了一些经验，现在想把自己对linux的理解写下来，也欢迎朋友指正。

我认为对linux代码的阅读首先要读懂她的Makefile，Makefile是代码的外部框架，熟悉她会让我们对Linux的代码层次有一定的了解，这对我们深读代码很有帮助。工作过程中接手一个新项目的维护工作时，我也会首先读她的Makefile，因为这在一定程序上代表了项目开发者的架构思路，这也是我要学习的地方。

好了，现在我们开始我们的代码之旅。。。

编译内核首先要执行make menuconfig，那我们就从这条命令开始。（P.S. 内核版本 3.8.0）

1. Makefile变量的初始化

KBUILD_EXTMOD 为空，因为命令行中没有”M= xxx“，KBUILD_SRC为空，因为没有“O = xxx“。

no-dot-config-targets := clean mrproper distclean \             cscope gtags TAGS tags help %docs check% coccicheck \             $(version_h) headers_% archheaders archscripts \            no-dot-config-targets kernelversion %src-pkgconfig-targets := 0mixed-targets  := 0dot-config     := 1ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)    ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)        # MAKECMDGOALS 中仅包含no-dot-config-targets提供的命令        dot-config := 0    endifendififeq ($(KBUILD_EXTMOD),)        ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),)        # MAKECMDGOALS 包含config                config-targets := 1                ifneq ($(filter-out config %config,$(MAKECMDGOALS)),)                # MAKECMDGOALS 还包含其他命令                        mixed-targets := 1                endifendif

由上面代码可以得出如下几个变量的值：
config-targets = 1
mixed-targets = 0
dot-config = 1

2. 确定执行规则

根据前面得到的几个变量，那么就可以确定执行Makefile line487~505的代码了。

include $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/Makefileexport KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIGconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE    $(Q)mkdir -p include/linux include/config    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@%config: scripts_basic outputmakefile FORCE    $(Q)mkdir -p include/linux include/config    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

我们要先执行依赖规则 scripts_basic 和 outputmakefile，而后执行target。查找代码可以确认依赖规则如下：

# Makefile line 418scripts_basic:    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic    $(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount# Makefile line 429outputmakefile:ifneq ($(KBUILD_SRC),) # 不执行    $(Q)ln -fsn $(srctree) source    $(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/mkmakefile \        $(srctree) $(objtree) $(VERSION) $(PATCHLEVEL)endif

3. 执行依赖规则

• scripts_basic
  $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
  build定义在scripts/Kbuild.include中，含义如下build := -f $(if $(KBUILD_SRC),$(srctree)/)scripts/Makefile.build obj
  那么这行代码展开即是make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/basic，跳到scripts/Makefile.build中执行，条件是obj=scripts/basic

  那我们把目光转向scripts/Makefile.build

  src := $(obj) kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)include $(kbuild-file)

  查找scripts/basic目录下所有的Kbuild或者Makefile，include 它们，然后编译其中的小模块，在这里编译出可执行程序fixdep.

• outputmakefile
  无执行代码。

4. 执行目标规则

• $(Q)mkdir -p include/linux include/config # 创建目录
  $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@
  命令展开为
  make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig menuconfig

• 跳到scripts/Makefile.build中执行，条件是obj=scripts/kconfig，目标是menuconfig。
  继续解析，执行执行scripts/kconfig中的Makefile，目标规则menuconfig。
  menuconfig: $(obj)/mconf
$< $(Kconfig)


• 其中$(obj)/mconf的创建是Kernel Makefile中最基础也是非常精彩的部分，linux中大部分子模块均是按照这样的方式组织的。
  在scripts/kconfig/Makefile中有如下定义：
  
mconf-objs := mconf.o zconf.tab.o $(lxdialog)
lxdialog := lxdialog/checklist.o lxdialog/util.o lxdialog/inputbox.o
lxdialog += lxdialog/textbox.o lxdialog/yesno.o lxdialog/menubox.o
hostprogs-y += mconf

  注意这里的mconf-objs和hostprogs-y
  进入scripts/Makefile.host
  
__hostprogs := $(sort $(hostprogs-y) $(hostprogs-m))
host-cmulti := $(foreach m,$(__hostprogs),\
$(if $($(m)-cxxobjs),,$(if $($(m)-objs),$(m))))
host-cobjs := $(sort $(foreach m,$(__hostprogs),$($(m)-objs)))
__hostprogs := $(addprefix $(obj)/,$(__hostprogs))
host-cmulti := $(addprefix $(obj)/,$(host-cmulti))
host-cobjs := $(addprefix $(obj)/,$(host-cobjs))

  这里
  __hostprogs := scripts/kconfig/mconf
  host-cmulti := scripts/kconfig/mconf
  host-cobjs := mconf.o zconf.tab.o lxdialog/checklist.o lxdialog/util.o lxdialog/inputbox.o lxdialog/textbox.o lxdialog/yesno.o lxdialog/menubox.o(不用关心这些.o文件是什么，我们只关心makefile的执行流程，这里在每个前面要加上前缀$(obj)，即”scripts/kconfig/”)

• 通过如下代码编译成可执行文件
  
cmd_host-cmulti = $(HOSTCC) $(HOSTLDFLAGS) -o $@ \
$(addprefix $(obj)/,$($(@F)-objs)) \
$(HOST_LOADLIBES) $(HOSTLOADLIBES_$(@F))
$(host-cmulti): $(obj)/%: $(host-cobjs) $(host-cshlib) FORCE
$(call if_changed,host-cmulti)

  上面第二个规则匹配目标mconf，而$(host-cobjs)的匹配规则如下
  
cmd_host-cobjs = $(HOSTCC) $(hostc_flags) -c -o $@ $<
$(host-cobjs): $(obj)/%.o: $(src)/%.c FORCE
$(call if_changed_dep,host-cobjs)

  实质上是将.c 文件编译成 .o文件，而后调用cmd_host-cobjs生成$(host-cobjs)各个目标文件。返回$(host-cmulti)规则，调用cmd_host-cmulti生成最终的可执行文件mconf，叹为观止啊。

• 最后返回最初的menuconfig规则，现在只剩下最后一条命令：$< $(Kconfig)，展开为scripts/Kconfig/mconf Kconfig，这是一条shell命令，使用刚编出来的可执行文件mconf来完成make menuconfig的最后步骤，即我们看到的图形化内核配置菜单，至此全部完成。

后面介绍Linux Makefile的其他编译目标，上文中如有不正确的部分欢迎指正。