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[摘要] 由于Linux的獨(dú)特優(yōu)勢，使越來越多的企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)把目光轉(zhuǎn)向Linux的開發(fā)和研究上。目前Linux最新的穩(wěn)定內(nèi)核版本為2.6.17，但是當(dāng)今 絕大部分對于Linux Makefile的介紹文章都是基于2.4內(nèi)核的，可以說關(guān)于2.6內(nèi)核Makefile相關(guān)的文章鳳毛麟角，筆者抽時(shí)間完成了這篇分析文章，讓讀者迅速 熟悉Linux最新Makefile體系，從而加深對內(nèi)核的理解，同時(shí)也希望能對Linux在公司的推廣起到一定的推動(dòng)作用，算是拋磚引玉吧！
1 Makefile組織層次 Linux的Make體系由如下幾部分組成： 頂層Makefile 頂層Makefile通過讀取配置文件，遞歸編譯內(nèi)核代碼樹的相關(guān)目錄，從而產(chǎn)生兩個(gè)重要的目標(biāo)文件：vmlinux和模塊。 內(nèi)核相關(guān)Makefile 位于arch/$(ARCH) 目錄下，為頂層Makefile提供與具體硬件體協(xié)結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息。 公共編譯規(guī)則定義文件。 包括Makefile.build 、Makefile.clean、Makefile.lib、Makefile.host等文件組成。這些文件位于scripts目錄中，定義了編譯需要的公共的規(guī)則和定義。 內(nèi)核配置文件 .config 通過調(diào)用make menuconfig或者make xconfig命令，用戶可以選擇需要的配置來生成期望的目標(biāo)文件。 其他Makefile 主要為整個(gè)Makefile體系提供各自模塊的目標(biāo)文件定義，上層Makefile根據(jù)它所定義的目標(biāo)來完成各自模塊的編譯。
2 Makefile的使用 在編譯內(nèi)核之前，用戶必須首先完成必要的配置。Linux內(nèi)核提供了數(shù)不勝數(shù)的功能，支持眾多的硬件體系結(jié)構(gòu)，這就需要用戶對將要生成的內(nèi)核進(jìn)行裁減。內(nèi)核提供了多種不同的工具來簡化內(nèi)核的配置，最簡單的一種是字符界面下命令行工具： make config 這個(gè)工具會(huì)依次遍歷內(nèi)核所有的配置項(xiàng)，要求用戶進(jìn)行逐項(xiàng)的選擇配置。這個(gè)工具會(huì)耗費(fèi)用戶太多時(shí)間，除非萬不得以（你的編譯主機(jī)不支持其他配置工具）一般不建議使用。 用戶還可以使用利用ncurse庫編制的圖形界面工具，這就是大名鼎鼎的： make menuconfig 相信以前對2.4內(nèi)核比較熟悉的用戶一定不會(huì)陌生。當(dāng)然在2.6內(nèi)核中提供了更漂亮和方便的基于X11的圖形配置工具： make xconfig 當(dāng)用戶使用這個(gè)工具對Linux內(nèi)核進(jìn)行配置時(shí)，界面下方會(huì)出現(xiàn)這個(gè)配置項(xiàng)相關(guān)的幫助信息和簡單描述，當(dāng)你對內(nèi)核配置選項(xiàng)不太熟悉時(shí)，建議你使用這個(gè)工具來進(jìn)行內(nèi)核配置。 當(dāng)用戶完成配置后，配置工具會(huì)自動(dòng)生成.config文件，它被保存在內(nèi)核代碼樹的根目錄下。用戶可以很容易找到它，當(dāng)然用戶也可以直接對這個(gè)文件進(jìn)行簡單的修改。但是當(dāng)你修改過配置文件之后，你必須通過下面的命令來驗(yàn)證和更新配置： make oldconfig 跟2.4版本的不同之處在于，用戶不需要顯示的調(diào)用make dep命令來生成依賴文件，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)維護(hù)代碼間的依賴關(guān)系。 當(dāng)一切工作完成以后，用戶只需要簡單鍵入make，剩下所有的工作makefile就會(huì)自動(dòng)替你完成了。 3 Makefile編譯流程 當(dāng)用戶使用Linux的Makefile編譯內(nèi)核版本時(shí)，Makefile的編譯流程如下： 使用命令行或者圖形界面配置工具，對內(nèi)核進(jìn)行裁減，生成.config配置文件 保存內(nèi)核版本信息到 include/linux/version.h 產(chǎn)生符號鏈接 include/asm,指向?qū)嶋H目錄 include/asm-$(ARCH) 為最終目標(biāo)文件的生成進(jìn)行必要的準(zhǔn)備工作 遞歸進(jìn)入 /init 、/core、 /drivers、 /net、 /lib等目錄和其中的子目錄來編譯生成所有的目標(biāo)文件 鏈接上述過程產(chǎn)生的目標(biāo)文件生成vmlinux，vmlinux存放在內(nèi)核代碼樹的根目錄下 最后根據(jù) arch/$(ARCH)/Makefile文件定義的后期編譯的處理規(guī)則建立最終的映象bootimage,包括創(chuàng)建引導(dǎo)記錄、準(zhǔn)備initrd映象和相關(guān)處理 4 Makefile關(guān)鍵規(guī)則和定義描述 1) 目標(biāo)定義 目標(biāo)定義是Makefile文件的核心部分，目標(biāo)定義通知Makefile需要生成哪些目標(biāo)文件、如何根據(jù)特殊的編譯選項(xiàng)鏈接目標(biāo)文件，同時(shí)控制哪些子目錄要遞歸進(jìn)入進(jìn)行編譯。 這個(gè)例子Makefile文件位于/fs/ext2目錄 : # # Makefile for the linux ext2-filesystem routines. #
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o
ext2-y := balloc.o bitmap.o dir.o file.o fsync.o ialloc.o inode.o \ ioctl.o namei.o super.o symlink.o
ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o xattr_user.o xattr_trusted.o ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_POSIX_ACL) += acl.o ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_SECURITY) += xattr_security.o ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XIP) += xip.o 這 表示與ext2相關(guān)的目標(biāo)文件由 ext2-y定義的文件列表組成，其中ext2-$(*)是由內(nèi)核配置文件.config中的配置項(xiàng)決定，最終Makefile會(huì)在這個(gè)目錄下統(tǒng)一生成一 個(gè)目標(biāo)文件ext2.o（由obj-$(CONFIG_EXT2_FS)決定）。其中obj-y表示為生成vmlinux文件所需要的目標(biāo)文件集合，具體 的文件依賴于內(nèi)核配置。 Makefile會(huì)編譯所有的$(obj-y)中定義的文件，然后調(diào)用鏈接器將這些文件鏈接到built-in.o 文件中。最終built-in.o文件通過頂層Makefile鏈接到vmlinux中。值得注意的是$(obj-y)的文件順序很重要。列表文件可以重 復(fù)，文件第一次出現(xiàn)時(shí)將會(huì)鏈接到built-in.o中，后來出現(xiàn)的同名文件將會(huì)被忽略。文件順序直接決定了他們被調(diào)用的順序，這一點(diǎn)讀者需要特別注意。 讀者可能會(huì)在某些Makefile中發(fā)現(xiàn)lib-y定義，所有包含在lib-y定義中的目標(biāo)文件都將會(huì)被編譯到該目錄下一個(gè)統(tǒng)一的庫文件中。值得注意的是lib-y定義一般被限制在 lib 和arch/$(ARCH)/lib 目錄中。 體系makefile文件和頂層makefile文件共同定義了如何建立vmlinux文件的規(guī)則。 $(head-y) 列舉首先鏈接到vmlinux的對象文件。 core-y += arch/i386/kernel/ \ arch/i386/mm/ \ arch/i386/$(mcore-y)/ \ arch/i386/crypto/ drivers-$(CONFIG_MATH_EMULATION) += arch/i386/math-emu/ drivers-$(CONFIG_PCI) += arch/i386/pci/ …………………………………………
2) 目錄遞歸 Makefile文件只負(fù)責(zé)當(dāng)前目錄下的目標(biāo)文件，子目錄中的文件由子目錄中的makefile負(fù)責(zé)編譯，編譯系統(tǒng)使用obj-y 和 obj-m來自動(dòng)遞歸編譯各個(gè)子目錄中的文件。 對于fs/Makefile: obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2/ 如 果在內(nèi)核配置文件.config中，CONFIG_EXT2_FS被設(shè)置為y或者m，則內(nèi)核makefile會(huì)自動(dòng)進(jìn)入ext2目錄來進(jìn)行編譯。內(nèi)核 Makefile只使用這些信息來決定是否需要編譯這個(gè)目錄，子目錄中的makefile規(guī)定哪些文件編譯為模塊，哪些文件編譯進(jìn)內(nèi)核。 3) 依賴關(guān)系 Linux Makefile通過在編譯過程中生成的 .文件名.o.cmd（比如對于main.c文件，它對應(yīng)的依賴文件名為.main.o.cmd）來定義相關(guān)的依賴關(guān)系。 一般文件的依賴關(guān)系由如下部分組成： 所有的前期依賴文件（包括所有相關(guān)的*.c 和 *.h） 所有與CONFIG_選項(xiàng)相關(guān)的文件 編譯目標(biāo)文件所使用到的命令行 位于init目錄下的main.c文件的依賴文件.main.o.cmd內(nèi)容如下，讀者可以結(jié)合起來理解上述文件依賴關(guān)系的三個(gè)組成部分: cmd_init/main.o := gcc -m32 -Wp,-MD,init/.main.o.d -nostdinc -isystem /usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/include -D__KERNEL__ -Iinclude -Iinclude2 -I/home/linux/linux-2.6.17.11/include -include include/linux/autoconf.h -I/home/linux/linux-2.6.17.11/init -Iinit -Wall -Wundef -Wstrict-prototypes -Wno-trigraphs -fno-strict-aliasing -fno-common -Os -fomit-frame-pointer -pipe -msoft-float -mpreferred-stack-boundary=2 -march=i686 -mcpu=pentium4 -mregparm=3 -ffreestanding -I/home/linux/linux-2.6.17.11/include/asm-i386/mach-default -Iinclude/asm-i386/mach-default -D"KBUILD_STR(s)=\#s" -D"KBUILD_BASENAME=KBUILD_STR(main)" -D"KBUILD_MODNAME=KBUILD_STR(main)" -c -o init/.tmp_main.o /home/linux/linux-2.6.17.11/init/main.c deps_init/main.o := \ /home/linux/linux-2.6.17.11/init/main.c \ $(wildcard include/config/x86/local/apic.h) \ $(wildcard include/config/acpi.h) \ # 由于篇幅的關(guān)系，此處略去一些定義 …………………………………….. include2/asm/mpspec_def.h \ /home/linux/linux-2.6.17.11/include/asm-i386/mach-default/mach_mpspec.h \ include2/asm/io_apic.h \ include2/asm/apic.h \
init/main.o: $(deps_init/main.o)
$(deps_init/main.o):
4) 特殊規(guī)則 特殊規(guī)則使用在內(nèi)核編譯需要規(guī)則定義而沒有相應(yīng)定義的時(shí)候。典型的例子如編譯時(shí)頭文件的產(chǎn)生規(guī)則。其他例子有體系makefile編譯引導(dǎo)映像的特殊規(guī)則。特殊規(guī)則寫法同普通的makefile規(guī)則。 使用該變量$(src)。 $(src)(因?yàn)樗鼈儾皇巧晌募?。 5) 引導(dǎo)映象 體
系makefile文件定義了編譯vmlinux文件的目標(biāo)對象，將它們壓縮和封裝成引導(dǎo)代碼，并復(fù)制到合適的位置。這包括各種安裝命令。在Linux中
Makefile無法為所有的體系結(jié)構(gòu)提供標(biāo)準(zhǔn)化的方法，因此常需要具體硬件體系結(jié)構(gòu)下makefile提供附加處理規(guī)則。 6) 常用編譯命令 if_changed $(call if_changed,link_o_target) 重新編譯編譯選項(xiàng)被改變的執(zhí)行文件。使用if_changed的目標(biāo)對象必須列舉在$( builtin-target)中，否則命令行檢查將失敗，目標(biāo)一直會(huì)編譯。
if_changed_dep 如果必要，執(zhí)行傳遞的命令并更新依賴文件。 用法： %.o: %.S FORCE $(call if_changed_dep,as_o_S) 當(dāng)這條規(guī)則被使用時(shí)它將檢查哪些文件需要更新，或命令行被改變。同時(shí)它會(huì)重新檢測依賴關(guān)系的改變并將生成新的依賴文件。這是與if_changed命令的區(qū)別。
7) 定制命令 當(dāng)正常執(zhí)行帶編譯命令時(shí)命令的簡短信息會(huì)被顯示（要想顯示詳細(xì)的命令，請?jiān)诿钚兄屑尤隫＝1）。要讓定制命令具有這種功能需要設(shè)置兩個(gè)變量： 8) 預(yù)處理鏈接腳本 當(dāng)編譯vmlinux映像時(shí)將使用arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds鏈接腳本。 文件。并使用規(guī)則*lds.S -> *lds。 賦值語句告訴編譯系統(tǒng)編譯vmlinux.lds目標(biāo)的編譯選項(xiàng)。 9) 主機(jī)輔助程序的編譯 內(nèi) 核編譯系統(tǒng)支持在編譯階段編譯主機(jī)可執(zhí)行程序。為了使用主機(jī)程序需要兩個(gè)步驟：第一個(gè)步驟使用hostprogs-y變量告訴內(nèi)核編譯系統(tǒng)有主機(jī)程序可 用。第二步給主機(jī)程序添加潛在的依賴關(guān)系。有兩種方法，在規(guī)則中增加依賴關(guān)系或使用$(always)變量。這一部分的內(nèi)容相對于其他內(nèi)核文件的編譯要簡 單的多，感興趣的讀者可以參考scripts/Makefile.build中的相關(guān)內(nèi)容。 10) Clean機(jī)制 clean命令清除在編譯內(nèi)核生成的大部分文件，例如主機(jī)程序，列舉在
$(hostprogs-y)、$(hostprogs-m)、$(always)、$(extra-y)和$(targets)中目標(biāo)文件都將被刪除。代碼目錄數(shù)中的"*.[oas]"、"*.ko"文件和一些由編譯系統(tǒng)產(chǎn)生的附加文件也將被刪除。 4 小結(jié) |
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