隨著 Linux 操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，特別是 Linux 在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展，越來越多的人開始投身到 Linux 內(nèi)核級的開發(fā)中。面對日益龐大的 Linux 內(nèi)核源代碼，開發(fā)者在完成自己的內(nèi)核代碼后，都將面臨著同樣的問題，即如何將源代碼融入到 Linux 內(nèi)核中，增加相應(yīng)的 Linux 配置選項，并最終被編譯進(jìn) Linux 內(nèi)核。這就需要了解 Linux 的內(nèi)核配置系統(tǒng)。

眾所周知，Linux 內(nèi)核是由分布在全球的 Linux 愛好者共同開發(fā)的，Linux 內(nèi)核每天都面臨著許多新的變化。但是，Linux 內(nèi)核的組織并沒有出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象，反而顯得非常的簡潔，而且具有很好的擴(kuò)展性，開發(fā)人員可以很方便的向 Linux 內(nèi)核中增加新的內(nèi)容。原因之一就是 Linux 采用了模塊化的內(nèi)核配置系統(tǒng)，從而保證了內(nèi)核的擴(kuò)展性。

本文首先分析了 Linux 內(nèi)核中的配置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后，解釋了 Makefile 和配置文件的格式以及配置語句的含義，最后，通過一個簡單的例子--TEST Driver，具體說明如何將自行開發(fā)的代碼加入到 Linux 內(nèi)核中。在下面的文章中，不可能解釋所有的功能和命令，只對那些常用的進(jìn)行解釋，至于那些沒有討論到的，請讀者參考后面的參考文獻(xiàn)。

1． 配置系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

Linux內(nèi)核的配置系統(tǒng)由三個部分組成，分別是：

1. Makefile：分布在 Linux 內(nèi)核源代碼中的 Makefile，定義 Linux 內(nèi)核的編譯規(guī)則；
2. 配置文件（config.in）：給用戶提供配置選擇的功能；
3. 配置工具：包括配置命令解釋器（對配置腳本中使用的配置命令進(jìn)行解釋）和配置用戶界面（提供基于字符界面、基于 Ncurses 圖形界面以及基于 Xwindows 圖形界面的用戶配置界面，各自對應(yīng)于 Make config、Make menuconfig 和 make xconfig）。

這些配置工具都是使用腳本語言，如 Tcl/TK、Perl 編寫的（也包含一些用 C 編寫的代碼）。本文并不是對配置系統(tǒng)本身進(jìn)行分析，而是介紹如何使用配置系統(tǒng)。所以，除非是配置系統(tǒng)的維護(hù)者，一般的內(nèi)核開發(fā)者無須了解它們的原理，只需要知道如何編寫 Makefile 和配置文件就可以。所以，在本文中，我們只對 Makefile 和配置文件進(jìn)行討論。另外，凡是涉及到與具體 CPU 體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容，我們都以 ARM 為例，這樣不僅可以將討論的問題明確化，而且對內(nèi)容本身不產(chǎn)生影響。

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2． Makefile

2.1 Makefile 概述

Makefile 的作用是根據(jù)配置的情況，構(gòu)造出需要編譯的源文件列表，然后分別編譯，并把目標(biāo)代碼鏈接到一起，最終形成 Linux 內(nèi)核二進(jìn)制文件。

由于 Linux 內(nèi)核源代碼是按照樹形結(jié)構(gòu)組織的，所以 Makefile 也被分布在目錄樹中。Linux 內(nèi)核中的 Makefile 以及與 Makefile 直接相關(guān)的文件有：

1. Makefile：頂層 Makefile，是整個內(nèi)核配置、編譯的總體控制文件。
2. .config：內(nèi)核配置文件，包含由用戶選擇的配置選項，用來存放內(nèi)核配置后的結(jié)果（如 make config）。
3. arch/*/Makefile：位于各種 CPU 體系目錄下的 Makefile，如 arch/arm/Makefile，是針對特定平臺的 Makefile。
4. 各個子目錄下的 Makefile：比如 drivers/Makefile，負(fù)責(zé)所在子目錄下源代碼的管理。
5. Rules.make：規(guī)則文件，被所有的 Makefile 使用。

用戶通過 make config 配置后，產(chǎn)生了 .config。頂層 Makefile 讀入 .config 中的配置選擇。頂層 Makefile 有兩個主要的任務(wù)：產(chǎn)生 vmlinux 文件和內(nèi)核模塊（module）。為了達(dá)到此目的，頂層 Makefile 遞歸的進(jìn)入到內(nèi)核的各個子目錄中，分別調(diào)用位于這些子目錄中的 Makefile。至于到底進(jìn)入哪些子目錄，取決于內(nèi)核的配置。在頂層 Makefile 中，有一句：include arch/$(ARCH)/Makefile，包含了特定 CPU 體系結(jié)構(gòu)下的 Makefile，這個 Makefile 中包含了平臺相關(guān)的信息。

位于各個子目錄下的 Makefile 同樣也根據(jù) .config 給出的配置信息，構(gòu)造出當(dāng)前配置下需要的源文件列表，并在文件的最后有 include $(TOPDIR)/Rules.make。

Rules.make 文件起著非常重要的作用，它定義了所有 Makefile 共用的編譯規(guī)則。比如，如果需要將本目錄下所有的 c 程序編譯成匯編代碼，需要在 Makefile 中有以下的編譯規(guī)則：

%.s: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -S $< -o $@

有很多子目錄下都有同樣的要求，就需要在各自的 Makefile 中包含此編譯規(guī)則，這會比較麻煩。而 Linux 內(nèi)核中則把此類的編譯規(guī)則統(tǒng)一放置到 Rules.make 中，并在各自的 Makefile 中包含進(jìn)了 Rules.make（include Rules.make），這樣就避免了在多個 Makefile 中重復(fù)同樣的規(guī)則。對于上面的例子，在 Rules.make 中對應(yīng)的規(guī)則為：

%.s: %.c
$(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$(*F)) $(CFLAGS_$@) -S $< -o $@

2.2 Makefile 中的變量

頂層 Makefile 定義并向環(huán)境中輸出了許多變量，為各個子目錄下的 Makefile 傳遞一些信息。有些變量，比如 SUBDIRS，不僅在頂層 Makefile 中定義并且賦初值，而且在 arch/*/Makefile 還作了擴(kuò)充。

常用的變量有以下幾類：

1） 版本信息
版本信息有：VERSION，PATCHLEVEL, SUBLEVEL, EXTRAVERSION，KERNELRELEASE。版本信息定義了當(dāng)前內(nèi)核的版本，比如 VERSION=2，PATCHLEVEL=4，SUBLEVEL=18，EXATAVERSION=-rmk7，它們共同構(gòu)成內(nèi)核的發(fā)行版本KERNELRELEASE：2.4.18-rmk7

2） CPU 體系結(jié)構(gòu)：ARCH
在頂層 Makefile 的開頭，用 ARCH 定義目標(biāo) CPU 的體系結(jié)構(gòu)，比如 ARCH:=arm 等。許多子目錄的 Makefile 中，要根據(jù) ARCH 的定義選擇編譯源文件的列表。

3） 路徑信息：TOPDIR, SUBDIRS
TOPDIR 定義了 Linux 內(nèi)核源代碼所在的根目錄。例如，各個子目錄下的 Makefile 通過 $(TOPDIR)/Rules.make 就可以找到 Rules.make 的位置。
SUBDIRS 定義了一個目錄列表，在編譯內(nèi)核或模塊時，頂層 Makefile 就是根據(jù) SUBDIRS 來決定進(jìn)入哪些子目錄。SUBDIRS 的值取決于內(nèi)核的配置，在頂層 Makefile 中 SUBDIRS 賦值為 kernel drivers mm fs net ipc lib；根據(jù)內(nèi)核的配置情況，在 arch/*/Makefile 中擴(kuò)充了 SUBDIRS 的值，參見4）中的例子。

4） 內(nèi)核組成信息：HEAD, CORE_FILES, NETWORKS, DRIVERS, LIBS
Linux 內(nèi)核文件 vmlinux 是由以下規(guī)則產(chǎn)生的：

		vmlinux: $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs
            $(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o             --start-group             $(CORE_FILES)             $(DRIVERS)             $(NETWORKS)             $(LIBS)             --end-group             -o vmlinux
            

可以看出，vmlinux 是由 HEAD、main.o、version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS 和 LIBS 組成的。這些變量（如 HEAD）都是用來定義連接生成 vmlinux 的目標(biāo)文件和庫文件列表。其中，HEAD在arch/*/Makefile 中定義，用來確定被最先鏈接進(jìn) vmlinux 的文件列表。比如，對于 ARM 系列的 CPU，HEAD 定義為：

                   HEAD            := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o             arch/arm/kernel/init_task.o
            

表明 head-$(PROCESSOR).o 和 init_task.o 需要最先被鏈接到 vmlinux 中。PROCESSOR 為 armv 或 armo，取決于目標(biāo) CPU。 CORE_FILES，NETWORK，DRIVERS 和 LIBS 在頂層 Makefile 中定義，并且由 arch/*/Makefile 根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充。 CORE_FILES 對應(yīng)著內(nèi)核的核心文件，有 kernel/kernel.o，mm/mm.o，fs/fs.o，ipc/ipc.o，可以看出，這些是組成內(nèi)核最為重要的文件。同時，arch/arm/Makefile 對 CORE_FILES 進(jìn)行了擴(kuò)充：

# arch/arm/Makefile
            # If we have a machine-specific directory, then include it in the build.
            MACHDIR         := arch/arm/mach-$(MACHINE)
            ifeq ($(MACHDIR),$(wildcard $(MACHDIR)))
            SUBDIRS         += $(MACHDIR)
            CORE_FILES      := $(MACHDIR)/$(MACHINE).o $(CORE_FILES)
            endif
            HEAD            := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o             arch/arm/kernel/init_task.o
            SUBDIRS         += arch/arm/kernel arch/arm/mm arch/arm/lib arch/arm/nwfpe
            CORE_FILES      := arch/arm/kernel/kernel.o arch/arm/mm/mm.o $(CORE_FILES)
            LIBS            := arch/arm/lib/lib.a $(LIBS)
            

5） 編譯信息：CPP, CC, AS, LD, AR，CFLAGS，LINKFLAGS
在 Rules.make 中定義的是編譯的通用規(guī)則，具體到特定的場合，需要明確給出編譯環(huán)境，編譯環(huán)境就是在以上的變量中定義的。針對交叉編譯的要求，定義了 CROSS_COMPILE。比如：

CROSS_COMPILE   = arm-linux-
            CC              = $(CROSS_COMPILE)gcc
            LD              = $(CROSS_COMPILE)ld
            ......
            

CROSS_COMPILE 定義了交叉編譯器前綴 arm-linux-，表明所有的交叉編譯工具都是以 arm-linux- 開頭的，所以在各個交叉編譯器工具之前，都加入了 $(CROSS_COMPILE)，以組成一個完整的交叉編譯工具文件名，比如 arm-linux-gcc。
CFLAGS 定義了傳遞給 C 編譯器的參數(shù)。
LINKFLAGS 是鏈接生成 vmlinux 時，由鏈接器使用的參數(shù)。LINKFLAGS 在 arm/*/Makefile 中定義，比如：

# arch/arm/Makefile
            LINKFLAGS       :=-p -X -T arch/arm/vmlinux.lds
            

6） 配置變量CONFIG_*
.config 文件中有許多的配置變量等式，用來說明用戶配置的結(jié)果。例如 CONFIG_MODULES=y 表明用戶選擇了 Linux 內(nèi)核的模塊功能。
.config 被頂層 Makefile 包含后，就形成許多的配置變量，每個配置變量具有確定的值：y 表示本編譯選項對應(yīng)的內(nèi)核代碼被靜態(tài)編譯進(jìn) Linux 內(nèi)核；m 表示本編譯選項對應(yīng)的內(nèi)核代碼被編譯成模塊；n 表示不選擇此編譯選項；如果根本就沒有選擇，那么配置變量的值為空。

2.3 Rules.make 變量

前面講過，Rules.make 是編譯規(guī)則文件，所有的 Makefile 中都會包括 Rules.make。Rules.make 文件定義了許多變量，最為重要是那些編譯、鏈接列表變量。

O_OBJS，L_OBJS，OX_OBJS，LX_OBJS：本目錄下需要編譯進(jìn) Linux 內(nèi)核 vmlinux 的目標(biāo)文件列表，其中 OX_OBJS 和 LX_OBJS 中的 "X" 表明目標(biāo)文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

M_OBJS，MX_OBJS：本目錄下需要被編譯成可裝載模塊的目標(biāo)文件列表。同樣，MX_OBJS 中的 "X" 表明目標(biāo)文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

O_TARGET，L_TARGET：每個子目錄下都有一個 O_TARGET 或 L_TARGET，Rules.make 首先從源代碼編譯生成 O_OBJS 和 OX_OBJS 中所有的目標(biāo)文件，然后使用 $(LD) -r 把它們鏈接成一個 O_TARGET 或 L_TARGET。O_TARGET 以 .o 結(jié)尾，而 L_TARGET 以 .a 結(jié)尾。

2.4 子目錄 Makefile

子目錄 Makefile 用來控制本級目錄以下源代碼的編譯規(guī)則。我們通過一個例子來講解子目錄 Makefile 的組成：

#
            # Makefile for the linux kernel.
            #
            # All of the (potential) objects that export symbols.
            # This list comes from 'grep -l EXPORT_SYMBOL *.[hc]'.
            export-objs	:= tc.o
            # Object file lists.
            obj-y		:=
            obj-m		:=
            obj-n		:=
            obj-		:=
            obj-$(CONFIG_TC) += tc.o
            obj-$(CONFIG_ZS) += zs.o
            obj-$(CONFIG_VT) += lk201.o lk201-map.o lk201-remap.o
            # Files that are both resident and modular: remove from modular.
            obj-m		:= $(filter-out $(obj-y), $(obj-m))
            # Translate to Rules.make lists.
            L_TARGET	:= tc.a
            L_OBJS		:= $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-y)))
            LX_OBJS		:= $(sort $(filter     $(export-objs), $(obj-y)))
            M_OBJS		:= $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-m)))
            MX_OBJS		:= $(sort $(filter     $(export-objs), $(obj-m)))
            include $(TOPDIR)/Rules.make
            

a) 注釋
對 Makefile 的說明和解釋，由#開始。

b) 編譯目標(biāo)定義
類似于 obj-$(CONFIG_TC) += tc.o 的語句是用來定義編譯的目標(biāo)，是子目錄 Makefile 中最重要的部分。編譯目標(biāo)定義那些在本子目錄下，需要編譯到 Linux 內(nèi)核中的目標(biāo)文件列表。為了只在用戶選擇了此功能后才編譯，所有的目標(biāo)定義都融合了對配置變量的判斷。
前面說過，每個配置變量取值范圍是：y，n，m 和空，obj-$(CONFIG_TC) 分別對應(yīng)著 obj-y，obj-n，obj-m，obj-。如果 CONFIG_TC 配置為 y，那么 tc.o 就進(jìn)入了 obj-y 列表。obj-y 為包含到 Linux 內(nèi)核 vmlinux 中的目標(biāo)文件列表；obj-m 為編譯成模塊的目標(biāo)文件列表；obj-n 和 obj- 中的文件列表被忽略。配置系統(tǒng)就根據(jù)這些列表的屬性進(jìn)行編譯和鏈接。
export-objs 中的目標(biāo)文件都使用了 EXPORT_SYMBOL() 定義了公共的符號，以便可裝載模塊使用。在 tc.c 文件的最后部分，有 "EXPORT_SYMBOL(search_tc_card);"，表明 tc.o 有符號輸出。
這里需要指出的是，對于編譯目標(biāo)的定義，存在著兩種格式，分別是老式定義和新式定義。老式定義就是前面 Rules.make 使用的那些變量，新式定義就是 obj-y，obj-m，obj-n 和 obj-。Linux 內(nèi)核推薦使用新式定義，不過由于 Rules.make 不理解新式定義，需要在 Makefile 中的適配段將其轉(zhuǎn)換成老式定義。

c) 適配段
適配段的作用是將新式定義轉(zhuǎn)換成老式定義。在上面的例子中，適配段就是將 obj-y 和 obj-m 轉(zhuǎn)換成 Rules.make 能夠理解的 L_TARGET，L_OBJS，LX_OBJS，M_OBJS，MX_OBJS。
L_OBJS := $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-y))) 定義了 L_OBJS 的生成方式：在 obj-y 的列表中過濾掉 export-objs（tc.o），然后排序并去除重復(fù)的文件名。這里使用到了 GNU Make 的一些特殊功能，具體的含義可參考 Make 的文檔（info make）。

d) include $(TOPDIR)/Rules.make

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3． 配置文件

3.1 配置功能概述

除了 Makefile 的編寫，另外一個重要的工作就是把新功能加入到 Linux 的配置選項中，提供此項功能的說明，讓用戶有機(jī)會選擇此項功能。所有的這些都需要在 config.in 文件中用配置語言來編寫配置腳本，
在 Linux 內(nèi)核中，配置命令有多種方式：

以字符界面配置（make config）為例，頂層 Makefile 調(diào)用 scripts/Configure， 按照 arch/arm/config.in 來進(jìn)行配置。命令執(zhí)行完后產(chǎn)生文件 .config，其中保存著配置信息。下一次再做 make config 將產(chǎn)生新的 .config 文件，原 .config 被改名為 .config.old

3.2 配置語言

1） 頂層菜單
mainmenu_name /prompt/ /prompt/ 是用'或"包圍的字符串，'與"的區(qū)別是'…'中可使用$引用變量的值。mainmenu_name 設(shè)置最高層菜單的名字，它只在 make xconfig 時才會顯示。

2） 詢問語句

        	    bool            /prompt/ /symbol/
            hex             /prompt/ /symbol/ /word/
            int             /prompt/ /symbol/ /word/
            string          /prompt/ /symbol/ /word/
            tristate        /prompt/ /symbol/
            

詢問語句首先顯示一串提示符 /prompt/，等待用戶輸入，并把輸入的結(jié)果賦給 /symbol/ 所代表的配置變量。不同的詢問語句的區(qū)別在于它們接受的輸入數(shù)據(jù)類型不同，比如 bool 接受布爾類型（ y 或 n ），hex 接受 16 進(jìn)制數(shù)據(jù)。有些詢問語句還有第三個參數(shù) /word/，用來給出缺省值。

3） 定義語句

                define_bool     /symbol/ /word/
            define_hex      /symbol/ /word/
            define_int      /symbol/ /word/
            define_string   /symbol/ /word/
            define_tristate /symbol/ /word/
            

不同于詢問語句等待用戶輸入，定義語句顯式的給配置變量 /symbol/ 賦值 /word/。

4） 依賴語句

            dep_bool        /prompt/ /symbol/ /dep/ ...
            dep_mbool       /prompt/ /symbol/ /dep/ ...
            dep_hex         /prompt/ /symbol/ /word/ /dep/ ...
            dep_int         /prompt/ /symbol/ /word/ /dep/ ...
            dep_string      /prompt/ /symbol/ /word/ /dep/ ...
            dep_tristate    /prompt/ /symbol/ /dep/ ...
            

與詢問語句類似，依賴語句也是定義新的配置變量。不同的是，配置變量/symbol/的取值范圍將依賴于配置變量列表/dep/ …。這就意味著：被定義的配置變量所對應(yīng)功能的取舍取決于依賴列表所對應(yīng)功能的選擇。以dep_bool為例，如果/dep/ …列表的所有配置變量都取值y，則顯示/prompt/，用戶可輸入任意的值給配置變量/symbol/，但是只要有一個配置變量的取值為n，則/symbol/被強(qiáng)制成n。
不同依賴語句的區(qū)別在于它們由依賴條件所產(chǎn)生的取值范圍不同。

5） 選擇語句

choice          /prompt/ /word/ /word/
            

choice 語句首先給出一串選擇列表，供用戶選擇其中一種。比如 Linux for ARM 支持多種基于 ARM core 的 CPU，Linux 使用 choice 語句提供一個 CPU 列表，供用戶選擇：

                  choice 'ARM system type'             "Anakin                 CONFIG_ARCH_ANAKIN             Archimedes/A5000       CONFIG_ARCH_ARCA5K             Cirrus-CL-PS7500FE     CONFIG_ARCH_CLPS7500             ……
            SA1100-based           CONFIG_ARCH_SA1100             Shark                  CONFIG_ARCH_SHARK" RiscPC
            

Choice 首先顯示 /prompt/，然后將 /word/ 分解成前后兩個部分，前部分為對應(yīng)選擇的提示符，后部分是對應(yīng)選擇的配置變量。用戶選擇的配置變量為 y，其余的都為 n。

6） if語句

                if [ /expr/ ] ; then
            /statement/
            ...
            fi
            if [ /expr/ ] ; then
            /statement/
            ...
            else
            /statement/
            ...
            fi
            

if 語句對配置變量（或配置變量的組合）進(jìn)行判斷，并作出不同的處理。判斷條件 /expr/ 可以是單個配置變量或字符串，也可以是帶操作符的表達(dá)式。操作符有：=，!=，-o，-a 等。

7） 菜單塊（menu block）語句

mainmenu_option next_comment
            comment '…..'
            …
            endmenu
            

引入新的菜單。在向內(nèi)核增加新的功能后，需要相應(yīng)的增加新的菜單，并在新菜單下給出此項功能的配置選項。Comment 后帶的注釋就是新菜單的名稱。所有歸屬于此菜單的配置選項語句都寫在 comment 和 endmenu 之間。

8） Source 語句
source /word/
/word/ 是文件名，source 的作用是調(diào)入新的文件。

3.3 缺省配置

Linux 內(nèi)核支持非常多的硬件平臺，對于具體的硬件平臺而言，有些配置就是必需的，有些配置就不是必需的。另外，新增加功能的正常運(yùn)行往往也需要一定的先決條件，針對新功能，必須作相應(yīng)的配置。因此，特定硬件平臺能夠正常運(yùn)行對應(yīng)著一個最小的基本配置，這就是缺省配置。

Linux 內(nèi)核中針對每個 ARCH 都會有一個缺省配置。在向內(nèi)核代碼增加了新的功能后，如果新功能對于這個 ARCH 是必需的，就要修改此 ARCH 的缺省配置。修改方法如下（在 Linux 內(nèi)核根目錄下）：

1. 備份 .config 文件
2. cp arch/arm/deconfig .config
3. 修改 .config
4. cp .config arch/arm/deconfig
5. 恢復(fù) .config

如果新增的功能適用于許多的 ARCH，只要針對具體的 ARCH，重復(fù)上面的步驟就可以了。

3.4 help file

大家都有這樣的經(jīng)驗，在配置 Linux 內(nèi)核時，遇到不懂含義的配置選項，可以查看它的幫助，從中可得到選擇的建議。下面我們就看看如何給給一個配置選項增加幫助信息。

所有配置選項的幫助信息都在 Documentation/Configure.help 中，它的格式為：

<description>
            <variable name>
            <help file>
            

<description> 給出本配置選項的名稱，<variable name> 對應(yīng)配置變量，<help file> 對應(yīng)配置幫助信息。在幫助信息中，首先簡單描述此功能，其次說明選擇了此功能后會有什么效果，不選擇又有什么效果，最后，不要忘了寫上"如果不清楚，選擇 N（或者）Y"，給不知所措的用戶以提示。

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4． 實(shí)例

對于一個開發(fā)者來說，將自己開發(fā)的內(nèi)核代碼加入到 Linux 內(nèi)核中，需要有三個步驟。首先確定把自己開發(fā)代碼放入到內(nèi)核的位置；其次，把自己開發(fā)的功能增加到 Linux 內(nèi)核的配置選項中，使用戶能夠選擇此功能；最后，構(gòu)建子目錄 Makefile，根據(jù)用戶的選擇，將相應(yīng)的代碼編譯到最終生成的 Linux 內(nèi)核中去。下面，我們就通過一個簡單的例子--test driver，結(jié)合前面學(xué)到的知識，來說明如何向 Linux 內(nèi)核中增加新的功能。

4.1 目錄結(jié)構(gòu)

test driver 放置在 drivers/test/ 目錄下：

$cd drivers/test
            $tree
            .
            |-- Config.in
            |-- Makefile
            |-- cpu
            |   |-- Makefile
            |   `-- cpu.c
            |-- test.c
            |-- test_client.c
            |-- test_ioctl.c
            |-- test_proc.c
            |-- test_queue.c
            `-- test
            |-- Makefile
            `-- test.c
            

4.2 配置文件

1） drivers/test/Config.in

#
            # TEST driver configuration
            #
            mainmenu_option next_comment
            comment 'TEST Driver'
            bool 'TEST support' CONFIG_TEST
            if [ "$CONFIG_TEST" = "y" ]; then
            tristate 'TEST user-space interface' CONFIG_TEST_USER
            bool 'TEST CPU ' CONFIG_TEST_CPU
            fi
            endmenu
            

由于 test driver 對于內(nèi)核來說是新的功能，所以首先創(chuàng)建一個菜單 TEST Driver。然后，顯示 "TEST support"，等待用戶選擇；接下來判斷用戶是否選擇了 TEST Driver，如果是（CONFIG_TEST=y），則進(jìn)一步顯示子功能：用戶接口與 CPU 功能支持；由于用戶接口功能可以被編譯成內(nèi)核模塊，所以這里的詢問語句使用了 tristate（因為 tristate 的取值范圍包括 y、n 和 m，m 就是對應(yīng)著模塊）。

2） arch/arm/config.in
在文件的最后加入：source drivers/test/Config.in，將 TEST Driver 子功能的配置納入到 Linux 內(nèi)核的配置中。

4.3 Makefile

1）drivers/test/Makefile

            #       drivers/test/Makefile
            #
            #       Makefile for the TEST.
            #
            SUB_DIRS     :=
            MOD_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS)
            ALL_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS) cpu
            L_TARGET := test.a
            export-objs := test.o test_client.o
            obj-$(CONFIG_TEST)              += test.o test_queue.o test_client.o
            obj-$(CONFIG_TEST_USER)         += test_ioctl.o
            obj-$(CONFIG_PROC_FS)           += test_proc.o
            subdir-$(CONFIG_TEST_CPU)       += cpu
            include $(TOPDIR)/Rules.make
            clean:
            for dir in $(ALL_SUB_DIRS); do make -C $$dir clean; done
            rm -f *.[oa] .*.flags
            

drivers/test 目錄下最終生成的目標(biāo)文件是 test.a。在 test.c 和 test-client.c 中使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號，所以 test.o 和 test-client.o 位于 export-objs 列表中。然后，根據(jù)用戶的選擇（具體來說，就是配置變量的取值），構(gòu)建各自對應(yīng)的 obj-* 列表。由于 TEST Driver 中包一個子目錄 cpu，當(dāng) CONFIG_TEST_CPU=y（即用戶選擇了此功能）時，需要將 cpu 目錄加入到 subdir-y 列表中。

2）drivers/test/cpu/Makefile

            #       drivers/test/test/Makefile
            #
            #       Makefile for the TEST CPU
            #
            SUB_DIRS     :=
            MOD_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS)
            ALL_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS)
            L_TARGET := test_cpu.a
            obj-$(CONFIG_test_CPU)       += cpu.o
            include $(TOPDIR)/Rules.make
            clean:
            rm -f *.[oa] .*.flags
            

3）drivers/Makefile

……
            subdir-$(CONFIG_TEST)		+= test
            ……
            include $(TOPDIR)/Rules.make
            

在 drivers/Makefile 中加入 subdir-$(CONFIG_TEST)+= test，使得在用戶選擇 TEST Driver 功能后，內(nèi)核編譯時能夠進(jìn)入 test 目錄。

4）Makefile

……
            DRIVERS-$(CONFIG_PLD) += drivers/pld/pld.o
            DRIVERS-$(CONFIG_TEST) += drivers/test/test.a
            DRIVERS-$(CONFIG_TEST_CPU) += drivers/test/cpu/test_cpu.a
            DRIVERS := $(DRIVERS-y)
            ……
            

在頂層 Makefile 中加入 DRIVERS-$(CONFIG_TEST) += drivers/test/test.a 和 DRIVERS-$(CONFIG_TEST_CPU) += drivers/test/cpu/test_cpu.a。如何用戶選擇了 TEST Driver，那么 CONFIG_TEST 和 CONFIG_TEST_CPU 都是 y，test.a 和 test_cpu.a 就都位于 DRIVERS-y 列表中，然后又被放置在 DRIVERS 列表中。在前面曾經(jīng)提到過，Linux 內(nèi)核文件 vmlinux 的組成中包括 DRIVERS，所以 test.a 和 test_cpu.a 最終可被鏈接到 vmlinux 中。

參考資料

• Document/kbuild/makefiles.txt，Linux Kernel Source code
  
  
• Document/kbuild/config-language.txt，Linux Kernel Source code
  
  
• Contributing to the Linux Kernel--The Linux Configuration System，Linux Journal， http://www./categories.php?op=newindex&catid=178
  
  
• Unreliable Guide To Hacking The Linux Kernel，Paul Rusty Russell，rusty@rustcorp.com.au