【正点原子Linux连载】第三十五章Linux内核顶层Makefile详解--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

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第三十五章Linux内核顶层Makefile详解

前几章我们重点讲解了如何移植uboot到I.MX6U-ALPHA开发板上，从本章开始我们就开始学习如何移植Linux内核。同uboot一样，在具体移植之前，我们先来学习一下Linux内核的顶层Makefile文件，因为顶层Makefile控制着Linux内核的编译流程。

35.1 Linux内核获取

       关于Linux的起源以及发展历史，这里就不啰嗦了，网上相关的介绍太多了！即使写到这里也只是水一下教程页数而已，没有任何实际的意义。有限的时间还是放到有意义的事情上吧，Linux由Linux基金会管理与发布，Linux官网为https://www.kernel.org，所以你想获取最新的Linux版本就可以在这个网站上下载，网站界面如图35.1.1所示：

图35.1.1 linux官网

       从图35.1.1可以看出最新的稳定版Linux已经到了5.1.4，大家没必要追新，因为4.x版本的Linux和5.x版本没有本质上的区别，5.x更多的是加入了一些新的平台、新的外设驱动而已。

       NXP会从https://www.kernel.org下载某个版本的Linux内核，然后将其移植到自己的CPU上，测试成功以后就会将其开放给NXP的CPU开发者。开发者下载NXP提供的Linux内核，然后将其移植到自己的产品上。本章的移植我们就使用NXP提供的Linux源码，NXP提供Linux源码已经放到了开发板光盘中，路径为：1、例程源码-》4、NXP官方原版Uboot和Linux-》linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2。

35.2 Linux内核编译初次编译

       先看一下如何编译Linux源码，这里编译一下I.MX6U-ALPHA开发板移植好的Linux源码，已经放到了开发板光盘中，路径为：1、例程源码-》3、正点原子修改后的Uboot和Linux-》linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2。在Ubuntu中新建名为“alientek_linux”的文件夹，然后将linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2这个压缩包拷贝到前面新建的alientek_linux文件夹中并解压，命令如下：

1. tar -vxjf linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2

复制代码

       解压完成以后的Linux源码根目录如图35.2.1所示：

图35.2.1 正点原子提供的Linux源码根目录

       以EMMC核心板为例，讲解一下如何编译出对应的Linux镜像文件。新建名为“mx6ull_alientek_emmc.sh”的shell脚本，然后在这个shell脚本里面输入如下所示内容：

示例代码35.2.1mx6ull_alientek_emmc.sh文件内容

1. #!/bin/sh
   
2. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
   
3. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
   
4. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
   
5. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

复制代码

    使用chmod给予x6ull_alientek_emmc.sh可执行权限，然后运行此shell脚本，命令如下：

1. ./mx6ull_alientek_emmc.sh

复制代码

       编译的时候会弹出Linux图形配置界面，如图35.2.3所示：

图35.2.3 Linux图形配置界面

       Linux的图行界面配置和uboot是一样的，这里我们不需要做任何的配置，直接按两下ESC键退出，退出图形界面以后会自动开始编译Linux。等待编译完成，完成以后如图35.2.4所示：

图35.2.4 Linux编译完成

       编译完成以后就会在arch/arm/boot这个目录下生成一个叫做zImage的文件，zImage就是我们要用的Linux镜像文件。另外也会在arch/arm/boo/dts下生成很多.dtb文件，这些.dtb就是设备树文件。

       编译Linux内核的时候可能会提示“recipefortarget ‘arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo’failed”，如图35.2.5所示：

图35.2.5 lzop未找到

       图35.2.5中的错误提示lzop未找到，原因是没有安装lzop库，输入如下命令安装lzop库即可解决：

1. sudoapt-getinstalllzop

复制代码

       lzop库安装完成以后在重新编译一下Linux内核即可。

       看一下编译脚本mx6ull_alientek_emmc.sh的内容，文件内容如下：

示例代码35.2.1mx6ull_alientek_emmc.sh文件内容

1. #!/bin/sh
   
2. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
   
3. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
   
4. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
   
5. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

复制代码

       第2行，执行“makedistclean”，清理工程，所以mx6ull_alientek_emmc.sh每次都会清理一下工程。如果通过图形界面配置了Linux，但是还没保存新的配置文件，那么就要慎重使用mx6ull_alientek_emmc.sh编译脚本了，因为它会把你的配置信息都删除掉！

       第3行，执行“makexxx_defconfig”，配置工程。

       第4行，执行“makemenuconfig”，打开图形配置界面，对Linux进行配置，如果不想每次编译都打开图形配置界面的话可以将这一行删除掉。

       第5行，执行“make”，编译Linux源码。

       可以看出，Linux的编译过程基本和uboot一样，都要先执行“makexxx_defconfig”来配置一下，然后在执行“make”进行编译。如果需要使用图形界面配置的话就执行“makemenuconfig”。

35.3 Linux工程目录分析

将正点原子提供的Linux源码进行解压，解压完成以后的目录如图35.3.1所示：

图35.3.1未编译的Linux源码目录

     图35.3.1就是正点原子提供的未编译的Linux源码目录文件，我们在分析Linux之前一定要先在Ubuntu中编译一下Linux，因为编译过程会生成一些文件，而生成的这些恰恰是分析Linux不可或缺的文件。编译完成以后使用tar压缩命令对其进行压缩并使用Filezilla软件将压缩后的uboot源码拷贝到Windows下。

       编译后的Linux目录如图35.3.2所示：

图35.3.2 编译后的Linux目录

       图35.3.2中重要的文件夹或文件的含义见表35.3.1所示：

表35.3.1 Linux目录

表35.3.1中的很多文件夹和文件我们都不需要去关心，我们要关注的文件夹或文件如下：

       1、arch目录

       这个目录是和架构有关的目录，比如arm、arm64、avr32、x86等等架构。每种架构都对应一个目录，在这些目录中又有很多子目录，比如boot、common、configs等等，以arch/arm为例，其子目录如图35.3.2所示：

图35.3.2 arch/arm子目录

       图35.3.2是arch/arm的一部分子目录，这些子目录用于控制系统引导、系统调用、动态调频、主频设置等。arch/arm/configs目录是不同平台的默认配置文件：xxx_defconfig，如图35.3.3所示：

图35.3.3 配置文件

       在arch/arm/configs中就包含有I.MX6U-ALPHA开发板的默认配置文件：imx_v7_defconfig,执行“make imx_v7_defconfig”即可完成配置。arch/arm/boot/dts目录里面是对应开发平台的设备树文件，正点原子I.MX6U-ALPHA开发板对应的设备树文件如图35.3.4所示：

图35.3.4 正点原子I.MX6U开发板对应的设备树

       arch/arm/boot目录下会保存编译出来的Image和zImage镜像文件，而zImage就是我们要用的linux镜像文件。

       arch/arm/mach-xxx目录分别为相应平台的驱动和初始化文件，比如mach-imx目录里面就是I.MX系列CPU的驱动和初始化文件。

       2、block目录

       block是Linux下块设备目录，像SD卡、EMMC、NAND、硬盘等存储设备就属于块设备，block目录中存放着管理块设备的相关文件。

       3、crypto目录

       crypto目录里面存放着加密文件，比如常见的crc、crc32、md4、md5、hash等加密算法。

       4、Documentation目录

       此目录里面存放着Linux相关的文档，如果要想了解Linux某个功能模块或驱动架构的功能，就可以在Documentation目录中查找有没有对应的文档。

       5、drivers目录

       驱动目录文件，此目录根据驱动类型的不同，分门别类进行整理，比如drivers/i2c就是I2C相关驱动目录，drivers/gpio就是GPIO相关的驱动目录，这是我们学习的重点。

       6、firmware目录

       此目录用于存放固件。

       7、fs目录

       此目录存放文件系统，比如fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs等，分别是ext2、ext4和f2fs等文件系统。

       8、include目录

       头文件目录。

       9、init目录

       此目录存放Linux内核启动的时候初始化代码。

       10、ipc目录

       IPC为进程间通信，ipc目录是进程间通信的具体实现代码。

       11、kernel目录

       Linux内核代码。

       12、lib目录

       lib是库的意思，lib目录都是一些公用的库函。

       13、mm目录

       此目录存放内存管理相关代码。

       14、net目录

       此目录存放网络相关代码。

       15、samples目录

       此目录存放一些示例代码文件。

       16、scripts目录

       脚本目录，Linux编译的时候会用到很多脚本文件，这些脚本文件就保存在此目录中。

       17、security目录

       此目录存放安全相关的文件。

       18、sound目录

       此目录存放音频相关驱动文件，音频驱动文件并没有存放到drivers目录中，而是单独的目录。

       19、tools目录

       此目录存放一些编译的时候使用到的工具。

       20、usr目录

       此目录存放与initramfs有关的代码。

       21、virt目录

       此目录存放虚拟机相关文件。

       22、.config文件

       跟uboot一样，.config保存着Linux最终的配置信息，编译Linux的时候会读取此文件中的配置信息。最终根据配置信息来选择编译Linux哪些模块，哪些功能。

       23、Kbuild文件

       有些Makefile会读取此文件。

       24、Kconfig文件

图形化配置界面的配置文件。

       25、Makefile文件

Linux顶层Makefile文件，建议好好阅读一下此文件。

       26、README文件

此文件详细讲解了如何编译Linux源码，以及Linux源码的目录信息，建议仔细阅读一下此文件。

关于Linux源码目录就分析到这里，接下来分析一下Linux的顶层Makefile。

35.4 VSCode工程创建

       在分析Linux的顶层Makefile之前，先创建VSCode工程，创建过程和uboot一样。创建好以后将文件.vscode/settings.json改为如下所示内容：

示例代码35.4.1.1 settings.json文件内容

1. {
   
2. "search.exclude":{
   
3. "**/node_modules": true,
   
4. "**/bower_components": true,
   
5. "**/*.o":true,
   
6. "**/*.su":true,
   
7. "**/*.cmd":true,
   
8. "Documentation":true,
   
9. 
   
10. /* 屏蔽不用的架构相关的文件 */
    
11. "arch/alpha":true,
    
12. "arch/arc":true,
    
13. "arch/arm64":true,
    
14. "arch/avr32":true,
    
15. "arch/[b-z]*":true,
    
16. "arch/arm/plat*":true,
    
17. "arch/arm/mach-[a-h]*":true,
    
18. "arch/arm/mach-[n-z]*":true,
    
19. "arch/arm/mach-i[n-z]*":true,
    
20. "arch/arm/mach-m[e-v]*":true,
    
21. "arch/arm/mach-k*":true,
    
22. "arch/arm/mach-l*":true,
    
23. 
    
24. /* 屏蔽排除不用的配置文件 */
    
25. "arch/arm/configs/[a-h]*":true,
    
26. "arch/arm/configs/[j-z]*":true,
    
27. "arch/arm/configs/imo*":true,
    
28. "arch/arm/configs/in*":true,
    
29. "arch/arm/configs/io*":true,
    
30. "arch/arm/configs/ix*":true,
    
31. 
    
32. /* 屏蔽掉不用的DTB文件 */
    
33. "arch/arm/boot/dts/[a-h]*":true,
    
34. "arch/arm/boot/dts/[k-z]*":true,
    
35. "arch/arm/boot/dts/in*":true,
    
36. "arch/arm/boot/dts/imx1*":true,
    
37. "arch/arm/boot/dts/imx7*":true,
    
38. "arch/arm/boot/dts/imx2*":true,
    
39. "arch/arm/boot/dts/imx3*":true,
    
40. "arch/arm/boot/dts/imx5*":true,
    
41. "arch/arm/boot/dts/imx6d*":true,
    
42. "arch/arm/boot/dts/imx6q*":true,
    
43. "arch/arm/boot/dts/imx6s*":true,
    
44. "arch/arm/boot/dts/imx6ul-*":true,
    
45. "arch/arm/boot/dts/imx6ull-9x9*":true,
    
46. "arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-ddr*":true,
    
47. },
    
48. "files.exclude":{
    
49. "**/.git": true,
    
50. "**/.svn": true,
    
51. "**/.hg": true,
    
52. "**/CVS": true,
    
53. "**/.DS_Store": true,
    
54. "**/*.o":true,
    
55. "**/*.su":true,
    
56. "**/*.cmd":true,
    
57. "Documentation":true,
    
58. 
    
59. /* 屏蔽不用的架构相关的文件 */
    
60. "arch/alpha":true,
    
61. "arch/arc":true,
    
62. "arch/arm64":true,
    
63. "arch/avr32":true,
    
64. "arch/[b-z]*":true,
    
65. "arch/arm/plat*":true,
    
66. "arch/arm/mach-[a-h]*":true,
    
67. "arch/arm/mach-[n-z]*":true,
    
68. "arch/arm/mach-i[n-z]*":true,
    
69. "arch/arm/mach-m[e-v]*":true,
    
70. "arch/arm/mach-k*":true,
    
71. "arch/arm/mach-l*":true,
    
72. 
    
73. /* 屏蔽排除不用的配置文件 */
    
74. "arch/arm/configs/[a-h]*":true,
    
75. "arch/arm/configs/[j-z]*":true,
    
76. "arch/arm/configs/imo*":true,
    
77. "arch/arm/configs/in*":true,
    
78. "arch/arm/configs/io*":true,
    
79. "arch/arm/configs/ix*":true,
    
80. 
    
81. /* 屏蔽掉不用的DTB文件 */
    
82. "arch/arm/boot/dts/[a-h]*":true,
    
83. "arch/arm/boot/dts/[k-z]*":true,
    
84. "arch/arm/boot/dts/in*":true,
    
85. "arch/arm/boot/dts/imx1*":true,
    
86. "arch/arm/boot/dts/imx7*":true,
    
87. "arch/arm/boot/dts/imx2*":true,
    
88. "arch/arm/boot/dts/imx3*":true,
    
89. "arch/arm/boot/dts/imx5*":true,
    
90. "arch/arm/boot/dts/imx6d*":true,
    
91. "arch/arm/boot/dts/imx6q*":true,
    
92. "arch/arm/boot/dts/imx6s*":true,
    
93. "arch/arm/boot/dts/imx6ul-*":true,
    
94. "arch/arm/boot/dts/imx6ull-9x9*":true,
    
95. "arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-ddr*":true,
    
96. }
    
97. }

复制代码

       创建好VSCode工程以后就可以开始分析Linux的顶层Makefile了。

35.5 顶层Makefile详解

       Linux的顶层Makefile和uboot的顶层Makefile非常相似，因为uboot参考了Linux，前602行几乎一样，所以前面部分我们大致看一下就行了。

1、版本号

       顶层Makefile一开始就是Linux内核的版本号，如下所示：

示例代码35.5.1 顶层Makefile代码段

1. VERSION =4
   
2. PATCHLEVEL =1
   
3. SUBLEVEL =15
   
4. EXTRAVERSION =

复制代码

    可以看出，Linux内核版本号为4.1.15。

2、MAKEFLAGS变量

MAKEFLAGS变量设置如下所示：

示例代码35.5.2 顶层Makefile代码段

1. MAKEFLAGS +=-rR --include-dir=$(CURDIR)

复制代码

       3、命令输出

       Linux编译的时候也可以通过“V=1”来输出完整的命令，这个和uboot一样，相关代码如下所示：

示例代码35.5.3 顶层Makefile代码段

1. ifeq ("$(originV)","commandline")
   
2.    KBUILD_VERBOSE = $(V)
   
3. endif
   
4. ifndefKBUILD_VERBOSE
   
5.    KBUILD_VERBOSE =0
   
6. endif
   
7. 
   
8. ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)
   
9.    quiet =
   
10.    Q =
    
11. else
    
12.    quiet=quiet_
    
13.    Q = @
    
14. endif

复制代码

       4、静默输出

       Linux编译的时候使用“make-s”就可实现静默编译，编译的时候就不会打印任何的信息，同uboot一样，相关代码如下：

示例代码35.5.4 顶层Makefile代码段

1. ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),)   # make-4
   
2. ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),)
   
3.    quiet=silent_
   
4. endif
   
5. else                 #make-3.8x
   
6. ifneq ($(filter s%-s%,$(MAKEFLAGS)),)
   
7.    quiet=silent_
   
8. endif
   
9. endif
   
10. 
    
11. export quiet QKBUILD_VERBOSE

复制代码

       5、设置编译结果输出目录

       Linux编译的时候使用“O=xxx”即可将编译产生的过程文件输出到指定的目录中，相关代码如下：

示例代码35.5.5 顶层Makefile代码段

1. ifeq ($(KBUILD_SRC),)
   
2. 
   
3. # OK, Make called indirectory where kernel src resides
   
4. # Do we want tolocate output files in a separate directory?
   
5. ifeq ("$(originO)","commandline")
   
6.    KBUILD_OUTPUT := $(O)
   
7. endif

复制代码

       6、代码检查

       Linux也支持代码检查，使用命令“make C=1”使能代码检查，检查那些需要重新编译的文件。“make C=2”用于检查所有的源码文件，顶层Makefile中的代码如下：

示例代码35.5.6 顶层Makefile代码段

1. ifeq ("$(originC)","commandline")
   
2.    KBUILD_CHECKSRC = $(C)
   
3. endif
   
4. ifndefKBUILD_CHECKSRC
   
5.    KBUILD_CHECKSRC =0
   
6. endif

复制代码

       7、模块编译

       Linux允许单独编译某个模块，使用命令“make M=dir”即可，旧语法“make SUBDIRS=dir”也是支持的。顶层Makefile中的代码如下：

示例代码35.5.7 顶层Makefile代码段

1. # Use make M=dir to specifydirectory of external module to build
   
2. # Old syntax make ... SUBDIRS=$PWD is stillsupported
   
3. # Setting theenvironment variable KBUILD_EXTMOD take precedence
   
4. ifdef SUBDIRS
   
5.    KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS)
   
6. endif
   
7. 
   
8. ifeq ("$(originM)","commandline")
   
9.    KBUILD_EXTMOD := $(M)
   
10. endif
    
11. 
    
12. # If building anexternal module we do not care about the all: rule
    
13. # but instead _alldepend on modules
    
14. PHONY += all
    
15. ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
    
16. _all: all
    
17. else
    
18. _all: modules
    
19. endif
    
20. 
    
21. ifeq ($(KBUILD_SRC),)
    
22.          # building in the source tree
    
23.          srctree :=.
    
24. else
    
25.          ifeq ($(KBUILD_SRC)/,$(dir $(CURDIR)))
    
26.                  # building in a subdirectoryof the source tree
    
27.                  srctree :=..
    
28. else
    
29.                  srctree := $(KBUILD_SRC)
    
30.          endif
    
31. endif
    
32. objtree     :=.
    
33. src     := $(srctree)
    
34. obj     := $(objtree)
    
35. 
    
36. VPATH       := $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD))
    
37. 
    
38. export srctreeobjtree VPATH

复制代码

外部模块编译过程和uboot也一样，最终导出srctree、objtree和VPATH这三个变量的值，其中srctree=.，也就是当前目录，objtree同样为“.”。

       8、设置目标架构和交叉编译器

同uboot一样，Linux编译的时候需要设置目标板架构ARCH和交叉编译器CROSS_COMPILE，在顶层Makefile中代码如下：

示例代码35.5.8 顶层Makefile代码段

1. ARCH               ?= $(SUBARCH)
   
2. CROSS_COMPILE     ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

复制代码

       为了方便，一般直接修改顶层Makefile中的ARCH和CROSS_COMPILE，直接将其设置为对应的架构和编译器，比如本教程将ARCH设置为为arm，CROSS_COMPILE设置为arm-linux-gnueabihf-，如下所示：

示例代码35.5.9 顶层Makefile代码段

1. ARCH               ?=arm
   
2. CROSS_COMPILE     ?=arm-linux-gnueabihf-

复制代码

       设置好以后我们就可以使用如下命令编译Linux了：

1. make xxx_defconfig              //使用默认配置文件配置Linux
   
2. make menuconfig                 //启动图形化配置界面
   
3. make -j16                            //编译Linux

复制代码

       9、调用scripts/Kbuild.include文件

       同uboot一样，Linux顶层Makefile也会调用文件scripts/Kbuild.include，顶层Makefile相应代码如下：

示例代码35.5.10 顶层Makefile代码段

1. # We need somegeneric definitions (do not try to remakethe file).
   
2. scripts/Kbuild.include:;
   
3. include scripts/Kbuild.include

复制代码

       10、交叉编译工具变量设置

       顶层Makefile中其他和交叉编译器有关的变量设置如下：

示例代码35.5.11 顶层Makefile代码段

1. AS      = $(CROSS_COMPILE)as
   
2. LD      = $(CROSS_COMPILE)ld
   
3. CC      = $(CROSS_COMPILE)gcc
   
4. CPP     = $(CC)-E
   
5. AR      = $(CROSS_COMPILE)ar
   
6. NM      = $(CROSS_COMPILE)nm
   
7. STRIP       = $(CROSS_COMPILE)strip
   
8. OBJCOPY     = $(CROSS_COMPILE)objcopy
   
9. OBJDUMP     = $(CROSS_COMPILE)objdump

复制代码

       LA、LD、CC等这些都是交叉编译器所使用的工具。

       11、头文件路径变量

       顶层Makefile定义了两个变量保存头文件路径：USERINCLUDE和LINUXINCLUDE，相关代码如下：

示例代码35.5.12 顶层Makefile代码段

1. USERINCLUDE    := \
   
2. -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include/uapi \
   
3. -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \
   
4. -I$(srctree)/include/uapi \
   
5. -Iinclude/generated/uapi \
   
6. -include $(srctree)/include/linux/kconfig.h
   
7. 
   
8. # Use LINUXINCLUDEwhen you must reference the include/ directory.
   
9. # Needed to becompatible with the O= option
   
10. LINUXINCLUDE    := \
    
11. -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include \
    
12. -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \
    
13. -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated \
    
14.          $(if $(KBUILD_SRC),-I$(srctree)/include) \
    
15. -Iinclude \
    
16.          $(USERINCLUDE）

复制代码

       第381~386行是USERINCLUDE是UAPI相关的头文件路径，第390~396行是LINUXINCLUDE是Linux内核源码的头文件路径。重点来看一下LINUXINCLUDE，其中srctree=.，hdr-arch=arm，KBUILD_SRC为空，因此，将USERINCLUDE和LINUXINCLUDE展开以后为：

1. USERINCLUDE   := \
   
2.               -I./arch/arm/include/uapi\
   
3.               -Iarch/arm/include/generated/uapi\
   
4.               -I./include/uapi\
   
5.               -Iinclude/generated/uapi\
   
6.        -include ./include/linux/kconfig.h
   
7. LINUXINCLUDE   := \
   
8.               -I./arch/arm/include\
   
9.               -Iarch/arm/include/generated/uapi\
   
10.               -Iarch/arm/include/generated\
    
11.               -Iinclude\
    
12.               -I./arch/arm/include/uapi\
    
13.               -Iarch/arm/include/generated/uapi\
    
14.               -I./include/uapi\
    
15.               -Iinclude/generated/uapi\
    
16.        -include ./include/linux/kconfig.h

复制代码

       12、导出变量

       顶层Makefile会导出很多变量给子Makefile使用，导出的这些变量如下：

示例代码35.5.13 顶层Makefile代码段

1. export VERSIONPATCHLEVEL SUBLEVEL KERNELRELEASE KERNELVERSION
   
2. export ARCHSRCARCH CONFIG_SHELL HOSTCC HOSTCFLAGS CROSS_COMPILE AS LD CC
   
3. export CPP AR NMSTRIP OBJCOPY OBJDUMP
   
4. export MAKE AWKGENKSYMS INSTALLKERNEL PERL PYTHON UTS_MACHINE
   
5. export HOSTCXXHOSTCXXFLAGS LDFLAGS_MODULE CHECK CHECKFLAGS
   
6. 
   
7. exportKBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS LINUXINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS
   
8. exportKBUILD_CFLAGS CFLAGS_KERNEL CFLAGS_MODULE CFLAGS_GCOV CFLAGS_KASAN
   
9. exportKBUILD_AFLAGS AFLAGS_KERNEL AFLAGS_MODULE
   
10. exportKBUILD_AFLAGS_MODULE KBUILD_CFLAGS_MODULE KBUILD_LDFLAGS_MODULE
    
11. exportKBUILD_AFLAGS_KERNEL KBUILD_CFLAGS_KERNEL
    
12. exportKBUILD_ARFLAGS

复制代码

35.5.1 makexxx_defconfig过程

       第一次编译Linux之前都要使用“makexxx_defconfig”先配置Linux内核，在顶层Makefile中有“%config”这个目标，如下所示：

示例代码35.5.1.1 顶层Makefile代码段

1. config-targets :=0
   
2. mixed-targets  :=0
   
3. dot-config     :=1
   
4. 
   
5. ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)
   
6.      ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)
   
7.          dot-config :=0
   
8.      endif
   
9. endif
   
10. 
    
11. ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
    
12.          ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),)
    
13.                  config-targets :=1
    
14.                  ifneq ($(words $(MAKECMDGOALS)),1)
    
15.                          mixed-targets :=1
    
16.                  endif
    
17.          endif
    
18. endif
    
19. 
    
20. ifeq ($(mixed-targets),1)
    
21. # =================================================================
    
22. # We're calledwith mixed targets (*config and build targets).
    
23. # Handle them oneby one.
    
24. 
    
25. PHONY += $(MAKECMDGOALS) __build_one_by_one
    
26. 
    
27. $(filter-out__build_one_by_one, $(MAKECMDGOALS)): __build_one_by_one
    
28.      @:
    
29. 
    
30. __build_one_by_one:
    
31.      $(Q)set -e; \
    
32. for i in $(MAKECMDGOALS);do \
    
33.          $(MAKE)-f $(srctree)/Makefile $i; \
    
34.      done
    
35. 
    
36. else
    
37. ifeq ($(config-targets),1)
    
38. # ================================================================
    
39. # *config targets only- make sureprerequisites are updated, and
    
40. # descend inscripts/kconfig tomake the *configtarget
    
41. 
    
42. # Read archspecific Makefile to set KBUILD_DEFCONFIG as needed.
    
43. # KBUILD_DEFCONFIGmay point out an alternative default
    
44. # configurationused for'make defconfig'
    
45. include arch/$(SRCARCH)/Makefile
    
46. exportKBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG
    
47. 
    
48. config: scripts_basicoutputmakefile FORCE
    
49.      $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@
    
50. 
    
51. %config: scripts_basic outputmakefile FORCE
    
52.      $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@
    
53. 
    
54. else
    
55. ......
    
56. endif # KBUILD_EXTMOD

复制代码

       第490~507行和uboot一样，都是设置定义变量config-targets、mixed-targets和dot-config的值，最终这三个变量的值为：

1. config-targets= 1
   
2. mixed-targets= 0
   
3. dot-config= 1

复制代码

       因为config-targets=1，因此第534行~541行成立。第534行引用arch/arm/Makefile这个文件，这个文件很重要，因为zImage、uImage等这些文件就是由arch/arm/Makefile来生成的。

       第535行导出变量KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG。

       第537行，没有目标与之匹配，因此不执行。

       第540行，“makexxx_defconfig”与目标“%config”匹配，因此执行。“%config”依赖scripts_basic、outputmakefile和FORCE，“%config”真正有意义的依赖就只有scripts_basic，scripts_basic的规则如下：

示例代码35.5.1.2 顶层Makefile代码段

1. scripts_basic:
   
2.      $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
   
3.      $(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

复制代码

       build定义在文件scripts/Kbuild.include中，值为build := -f$(srctree)/scripts/Makefile.build obj，因此将示例代码35.5.1.2展开就是：

1. scripts_basic:
   
2.        @make-f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic      //也可以没有@，视配置而定
   
3.        @rm -f. tmp_quiet_recordmcount                             //也可以没有@

复制代码

       接着回到示例代码35.5.1.1的目标“%config”处，内容如下：

1. %config: scripts_basic outputmakefile FORCE
   
2.        $(Q)$(MAKE)$(build)=scripts/kconfig $@

复制代码

       将命令展开就是：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfigxxx_defconfig

35.5.2 Makefile.build脚本分析

从上一小节可知，“makexxx_defconfig“配置Linux的时候如下两行命令会执行脚本scripts/Makefile.build：

1. @make -f ./scripts/Makefile.buildobj=scripts/basic
   
2. @make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfigxxx_defconfig

复制代码

我们依次来分析一下：

1、scripts_basic目标对应的命令

       scripts_basic目标对应的命令为：@make -f./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。打开文件scripts/Makefile.build，有如下代码：

示例代码35.5.2.1 Makefile.build代码段

1. # The filenameKbuild has precedence over Makefile
   
2. kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
   
3. kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
   
4. include $(kbuild-file)

复制代码

       将kbuild-dir展开后为：

1. kbuild-dir=./scripts/basic

复制代码

       将kbuild-file展开后为：

1. kbuild-file= ./scripts/basic/Makefile

复制代码

最后将59行展开，即：

1. include./scripts/basic/Makefile

复制代码

       继续分析scripts/Makefile.build，如下代码：

示例代码35.5.2.2 Makefile.build代码段

1. __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
   
2.       $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
   
3.       $(subdir-ym) $(always)
   
4.      @:

复制代码

       __build是默认目标，因为命令“@make -f./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic”没有指定目标，所以会使用到默认目标__build。在顶层Makefile中，KBUILD_BUILTIN为1，KBUILD_MODULES为空，因此展开后目标__build为：

1. __build:$(builtin-target) $(lib-target)$(extra-y)) $(subdir-ym) $(always)
   
2.        @:

复制代码

       可以看出目标__build有5个依赖：builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym和always。这5个依赖的具体内容如下：

1. builtin-target =
   
2. lib-target =
   
3. extra-y =
   
4. subdir-ym =
   
5. always = scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c

复制代码

只有always有效，因此__build最终为：

1. __build: scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c
   
2.        @:

复制代码

       __build依赖于scripts/basic/fixdep和scripts/basic/bin2c，所以要先将scripts/basic/fixdep和scripts/basic/bin2c.c这两个文件编译成fixdep和bin2c。

       综上所述，scripts_basic目标的作用就是编译出scripts/basic/fixdep和scripts/basic/bin2c这两个软件。

2、 %config目标对应的命令

       %config目标对应的命令为：@make -f./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig，此命令会使用到的各个变量值如下：

1. src= scripts/kconfig
   
2. kbuild-dir =./scripts/kconfig
   
3. kbuild-file =./scripts/kconfig/Makefile
   
4. include ./scripts/kconfig/Makefile

复制代码

可以看出，Makefile.build会读取scripts/kconfig/Makefile中的内容，此文件有如下所示内容：

示例代码35.5.2.3 scripts/kconfig/Makefile代码段

1. %_defconfig: $(obj)/conf
   
2.      $(Q)[        DISCUZ_CODE_5338        ]lt; $(silent)--defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

复制代码

       目标%_defconfig与 xxx_defconfig匹配，所以会执行这条规则，将其展开就是：

1. %_defconfig: scripts/kconfig/conf
   
2.        @scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/arm/configs/%_defconfig Kconfig

复制代码

       %_defconfig依赖scripts/kconfig/conf，所以会编译scripts/kconfig/conf.c生成conf这个软件。此软件就会将%_defconfig中的配置输出到.config文件中，最终生成Linuxkernel根目录下的.config文件。

35.5.3 make过程

       使用命令“makexxx_defconfig”配置好Linux内核以后就可以使用“make”或者“makeall”命令进行编译。顶层Makefile有如下代码：

示例代码35.5.3.1 顶层Makefile代码段

1. PHONY := _all
   
2. _all:
   
3. ...
   
4. PHONY += all
   
5. ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
   
6. _all: all
   
7. else
   
8. _all: modules
   
9. endif
   
10. ......
    
11. all: vmlinux

复制代码

    第126行，_all是默认目标，如果使用命令“make”编译Linux的话此目标就会被匹配。

       第193行，如果KBUILD_EXTMOD为空的话194行的代码成立。

       第194行，默认目标_all依赖all。

       第608行，目标all依赖vmlinux，所以接下来的重点就是vmlinux！

       顶层Makefile中有如下代码：

示例代码35.5.3.2 顶层Makefile代码段

1. # Externallyvisible symbols (used by link-vmlinux.sh)
   
2. exportKBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y)
   
3. exportKBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)
   
4. exportKBUILD_LDS          := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
   
5. exportLDFLAGS_vmlinux
   
6. # used by scripts/pacmage/Makefile
   
7. exportKBUILD_ALLDIRS := $(sort $(filter-out arch/%,$(vmlinux-alldirs)) arch Documentationinclude samples scripts tools virt)
   
8. 
   
9. vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)
   
10. 
    
11. # Final link ofvmlinux
    
12.        cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) [        DISCUZ_CODE_5341        ]lt; $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux)
    
13. quiet_cmd_link-vmlinux = LINK    $@
    
14. 
    
15. # Include targetswhich we want to
    
16. # execute if the rest of thekernel build went well.
    
17. vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE
    
18. ifdefCONFIG_HEADERS_CHECK
    
19.      $(Q)$(MAKE)-f $(srctree)/Makefile headers_check
    
20. endif
    
21. ifdefCONFIG_SAMPLES
    
22.      $(Q)$(MAKE) $(build)=samples
    
23. endif
    
24. ifdefCONFIG_BUILD_DOCSRC
    
25.      $(Q)$(MAKE) $(build)=Documentation
    
26. endif
    
27. ifdefCONFIG_GDB_SCRIPTS
    
28.      $(Q)ln -fsn `cd $(srctree)&&/bin/pwd`/scripts/gdb/vmlinux-gdb.py
    
29. endif
    
30. +$(call if_changed,link-vmlinux)

复制代码

    从第920行可以看出目标vmlinux依赖scripts/link-vmlinux.sh$(vmlinux-deps) FORCE。第912行定义了vmlinux-deps，值为：

1. vmlinux-deps=$(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

复制代码

       第905行，KBUILD_VMLINUX_INIT= $(head-y) $(init-y)。

       第906行，KBUILD_VMLINUX_MAIN = $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)。

       第907行，KBUILD_LDS= arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds，其中SRCARCH=arm，因此KBUILD_LDS= arch/arm/kernel/vmlinux.lds。

       综上所述，vmlinux的依赖为：scripts/link-vmlinux.sh、$(head-y) 、$(init-y)、$(core-y) 、$(libs-y) 、$(drivers-y) 、$(net-y)、arch/arm/kernel/vmlinux.lds和FORCE。

       第933行的命令用于链接生成vmlinux。

       重点来看一下$(head-y) 、$(init-y)、$(core-y) 、$(libs-y) 、$(drivers-y) 和$(net-y)这六个变量的值。

       1、head-y

       head-y定义在文件arch/arm/Makefile中，内容如下：

示例代码35.5.3.3arch/arm/Makefile代码段

1. head-y      := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o

复制代码

    当不使能MMU的话MMUEXT=-nommu，如果使能MMU的话为空，因此head-y最终的值为：

1. head-y = arch/arm/kernel/head.o

复制代码

       2、init-y、drivers-y和net-y

在顶层Makefile中有如下代码：

示例代码35.5.3.4 顶层Makefile代码段

1. init-y         := init/
   
2. drivers-y     := drivers/ sound/ firmware/
   
3. net-y          := net/
   
4. ...
   
5. init-y         := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y))
   
6. drivers-y     := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y))
   
7. net-y          := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(net-y))

复制代码

    从示例代码35.5.3.4可知，init-y、libs-y、drivers-y和net-y最终的值为：

1. init-y      =init/built-in.o
   
2. drivers-y =drivers/built-in.o  sound/built-in.o  firmware/built-in.o
   
3. net-y       =net/built-in.o

复制代码

       3、libs-y

       libs-y基本和init-y一样，在顶层Makefile中存在如下代码：

示例代码35.5.3.5 顶层Makefile代码段

1. libs-y      := lib/
   
2. ...
   
3. libs-y1     := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y))
   
4. libs-y2     := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y))
   
5. libs-y      := $(libs-y1) $(libs-y2)

复制代码

    根据示例代码35.5.3.5可知，libs-y应该等于“lib.a built-in.o”，这个只正确了一部分！因为在arch/arm/Makefile中会向libs-y中追加一些值，代码如下：

示例代码35.5.3.6 arch/arm/Makefile代码段

1. libs-y     := arch/arm/lib/ $(libs-y)

复制代码

    arch/arm/Makefile将libs-y的值改为了：arch/arm/lib$(libs-y)，展开以后为：

1. libs-y = arch/arm/lib lib/

复制代码

       因此根据示例代码35.5.3.5的第900~902行可知，libs-y最终应该为：

1. libs-y = arch/arm/lib/lib.a  lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o lib/built-in.o

复制代码

       4、core-y

       core-y和init-y也一样，在顶层Makefile中有如下代码：

示例代码35.5.3.7 顶层Makefile代码段

1. core-y     := usr/
   
2. ......
   
3. core-y     += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

复制代码

    但是在arch/arm/Makefile中会对core-y进行追加，代码如下：

示例代码35.5.3.8 arch/arm/Makefile代码段

1. core-$(CONFIG_FPE_NWFPE)    += arch/arm/nwfpe/
   
2. core-$(CONFIG_FPE_FASTFPE)  += $(FASTFPE_OBJ)
   
3. core-$(CONFIG_VFP)      += arch/arm/vfp/
   
4. core-$(CONFIG_XEN)      += arch/arm/xen/
   
5. core-$(CONFIG_KVM_ARM_HOST) += arch/arm/kvm/
   
6. core-$(CONFIG_VDSO)     += arch/arm/vdso/
   
7. 
   
8. # If we have amachine-specificdirectory, theninclude it in the build.
   
9. core-y          += arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/
   
10. core-y              += arch/arm/probes/
    
11. core-y              += arch/arm/net/
    
12. core-y              += arch/arm/crypto/
    
13. core-y              += arch/arm/firmware/
    
14. core-y              += $(machdirs) $(platdirs)

复制代码

    第269~274行根据不同的配置向core-y追加不同的值，比如使能VFP的话就会在.config中有CONFIG_VFP=y这一行，那么core-y就会追加“arch/arm/vfp/”。

       第277~282行就是对core-y直接追加的值。

       在顶层Makefile中有如下一行：

示例代码35.5.3.9 顶层Makefile代码段

1. core-y      := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(core-y))

复制代码

    经过上述代码的转换，最终core-y的值为：

1. core-y =        usr/built-in.o                               arch/arm/vfp/built-in.o\
   
2. arch/arm/vdso/built-in.o              arch/arm/kernel/built-in.o\
   
3. arch/arm/mm/built-in.o                      arch/arm/common/built-in.o\
   
4. arch/arm/probes/built-in.o            arch/arm/net/built-in.o\
   
5. arch/arm/crypto/built-in.o            arch/arm/firmware/built-in.o\
   
6. arch/arm/mach-imx/built-in.o              kernel/built-in.o\
   
7. mm/built-in.o                             fs/built-in.o\
   
8. ipc/built-in.o                              security/built-in.o\
   
9. crypto/built-in.o                         block/built-in.o

复制代码

       关于head-y 、init-y、core-y 、libs-y 、drivers-y和net-y这6个变量就讲解到这里。这些变量都是一些built-in.o或.a等文件，这个和uboot一样，都是将相应目录中的源码文件进行编译，然后在各自目录下生成built-in.o文件，有些生成了.a库文件。最终将这些built-in.o和.a文件进行链接即可形成ELF格式的可执行文件，也就是vmlinux！但是链接是需要连接脚本的，vmlinux的依赖arch/arm/kernel/vmlinux.lds就是整个Linux的链接脚本。

       示例代码35.5.3.2第933行的命令“+$(call if_changed,link-vmlinux)”表示将$(call if_changed,link-vmlinux)的结果作为最终生成vmlinux的命令，前面的“+”表示该命令结果不可忽略。$(callif_changed,link-vmlinux)是调用函数if_changed，link-vmlinux是函数if_changed的参数，函数if_changed定义在文件scripts/Kbuild.include中，如下所示：

示例代码35.5.3.10 scripts/Kbuild.include代码段

1. <blockquote> if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)),  \

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    any-prereq用于检查依赖文件是否有变化，如果依赖文件有变化那么any-prereq就不为空，否则就为空。arg-check用于检查参数是否有变化，如果没有变化那么arg-check就为空。

       第248行，“@set -e”告诉bash，如果任何语句的执行结果不为true(也就是执行出错)的话就直接退出。

       第249行，$(echo-cmd)用于打印命令执行过程，比如在链接vmlinux的时候就会输出“LINK vmlinux”。$(cmd_$(1))中的$(1)表示参数，也就是link-vmlinux，因此$(cmd_$(1))表示执行cmd_link-vmlinux的内容。cmd_link-vmlinux在顶层Makefile中有如下所示定义：

示例代码35.5.3.11 顶层Makefile代码段

1. # Final link ofvmlinux
   
2.        cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) [        DISCUZ_CODE_5356        ]lt; $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux)
   
3. quiet_cmd_link-vmlinux = LINK    $@

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    第915行就是cmd_link-vmlinux的值，其中CONFIG_SHELL=/bin/bash，$<表示目标vmlinux的第一个依赖文件，根据示例代码35.5.3.2可知，这个文件为scripts/link-vmlinux.sh。

LD= arm-linux-gnueabihf-ld -EL，LDFLAGS为空。LDFLAGS_vmlinux的值由顶层Makefile和arch/arm/Makefile这两个文件共同决定，最终LDFLAGS_vmlinux=-p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id。因此cmd_link-vmlinux最终的值为：

1. cmd_link-vmlinux = /bin/bashscripts/link-vmlinux.sh arm-linux-gnueabihf-ld -EL -p --no-undefined -X--pic-veneer --build-id

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       cmd_link-vmlinux会调用scripts/link-vmlinux.sh这个脚本来链接出vmlinux！在link-vmlinux.sh中有如下所示代码：

示例代码35.5.3.12scripts/link-vmlinux.sh代码段

1. vmlinux_link()
   
2. {
   
3.   local lds="${objtree}/${KBUILD_LDS}"
   
4. 
   
5. if["${SRCARCH}"!="um"]; then
   
6.       ${LD} ${LDFLAGS} ${LDFLAGS_vmlinux}-o ${2}                  \
   
7. -T ${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT}                     \
   
8. --start-group ${KBUILD_VMLINUX_MAIN}--end-group ${1}
   
9. else
   
10.       ${CC} ${CFLAGS_vmlinux}-o ${2}                              \
    
11. -Wl,-T,${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT}                 \
    
12. -Wl,--start-group                                    \
    
13.                ${KBUILD_VMLINUX_MAIN}                      \
    
14. -Wl,--end-group                                     \
    
15. -lutil ${1}
    
16.       rm -f linux
    
17.   fi
    
18. }
    
19. ......
    
20. info LD vmlinux
    
21. vmlinux_link "${kallsymso}" vmlinux

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       vmliux_link就是最终链接出vmlinux的函数，第55行判断SRCARCH是否等于“um”，如果不相等的话就执行56~58行的代码。因为SRCARCH=arm，因此条件成立，执行56~58行的代码。这三行代码就应该很熟悉了！就是普通的链接操作，连接脚本为lds=./arch/arm/kernel/vmlinux.lds，需要链接的文件由变量KBUILD_VMLINUX_INIT和KBUILD_VMLINUX_MAIN来决定，这两个变量在示例代码35.5.3.2中已经讲解过了。

第217行调用vmlinux_link函数来链接出vmlinux。

使用命令“make V=1”编译Linux，会有如图35.5.3.1所示的编译信息：

图35.5.3.1 link-vmlinux.sh链接vmlinux过程

       至此我们基本理清了make的过程，重点就是将各个子目录下的built-in.o、.a等文件链接在一起，最终生成vmlinux这个ELF格式的可执行文件。链接脚本为arch/arm/kernel/vmlinux.lds，链接过程是由shell脚本scripts/link-vmlinux.s来完成的。接下来的问题就是这些子目录下的built-in.o、.a等文件又是如何编译出来的呢？

35.5.4 built-in.o文件编译生成过程

       根据示例代码35.5.3.2第920行可知，vmliux依赖vmlinux-deps，而vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS)$(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)，KBUILD_LDS是连接脚本，这里不考虑，剩下的KBUILD_VMLINUX_INIT和KBUILD_VMLINUX_MAIN就是各个子目录下的built-in.o、.a等文件。最终vmlinux-deps的值如下：

1. vmlinux-deps =      arch/arm/kernel/vmlinux.lds                     arch/arm/kernel/head.o\
   
2. init/built-in.o                                           usr/built-in.o\
   
3. arch/arm/vfp/built-in.o                       arch/arm/vdso/built-in.o\
   
4. arch/arm/kernel/built-in.o                   arch/arm/mm/built-in.o\
   
5. arch/arm/common/built-in.o                      arch/arm/probes/built-in.o\
   
6. arch/arm/net/built-in.o                       arch/arm/crypto/built-in.o\
   
7. arch/arm/firmware/built-in.o                      arch/arm/mach-imx/built-in.o\
   
8. kernel/built-in.o                                mm/built-in.o\
   
9. fs/built-in.o                                       ipc/built-in.o\
   
10. security/built-in.o                              crypto/built-in.o\
    
11. block/built-in.o                                 arch/arm/lib/lib.a\
    
12. lib/lib.a                                            arch/arm/lib/built-in.o\
    
13. lib/built-in.o                                     drivers/built-in.o\
    
14. sound/built-in.o                                 firmware/built-in.o\
    
15. net/built-in.o

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       除了arch/arm/kernel/vmlinux.lds以外，其他都是要编译链接生成的。在顶层Makefile中有如下代码：

示例代码35.5.4.1 顶层Makefile代码段

1. $(sort $(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs);

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       sort是排序函数，用于对vmlinux-deps的字符串列表进行排序，并且去掉重复的单词。可以看出vmlinux-deps依赖vmlinux-dirs，vmlinux-dirs也定义在顶层Makefile中，定义如下：

示例代码35.5.4.2 顶层Makefile代码段

1. vmlinux-dirs   := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
   
2.               $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
   
3.               $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

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       vmlinux-dirs看名字就知道和目录有关，此变量保存着生成vmlinux所需源码文件的目录，值如下：

1. vmlinux-dirs = init                     usr                              arch/arm/vfp\
   
2.                      arch/arm/vdso      arch/arm/kernel            arch/arm/mm \
   
3.                      arch/arm/common  arch/arm/probes            arch/arm/net \
   
4.                      arch/arm/crypto    arch/arm/firmware               arch/arm/mach-imx\
   
5.                      kernel                  mm                             fs \
   
6.                      ipc                      security                        crypto \
   
7.                      block                   drivers                         sound \
   
8.                      firmware             net                              arch/arm/lib \
   
9. lib

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       在顶层Makefile中有如下代码：

示例代码35.5.4.3 顶层Makefile代码段

1. $(vmlinux-dirs): prepare scripts
   
2.     $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

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       目标vmlinux-dirs依赖prepare和scripts，这两个依赖不去浪费时间了，重点看一下第947行的命令。build前面已经说了，值为“-f ./scripts/Makefile.buildobj”，因此将947行的命令展开就是：

1. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=$@

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       $@表示目标文件，也就是vmlinux-dirs的值，将vmlinux-dirs中的这些目录全部带入到命令中，结果如下：

1. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init
   
2. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=usr
   
3. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/vfp
   
4. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/vdso
   
5. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/kernel
   
6. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/mm
   
7. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/common
   
8. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/probes
   
9. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/net
   
10. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/crypto
    
11. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/firmware
    
12. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/mach-imx
    
13. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=kernel
    
14. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=mm
    
15. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=fs
    
16. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=ipc
    
17. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=security
    
18. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=crypto
    
19. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=block
    
20. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=drivers
    
21. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=sound
    
22. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=firmware
    
23. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=net
    
24. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/lib
    
25. @ make -f ./scripts/Makefile.build obj=lib

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       这些命令运行过程其实都是一样的，我们就以“@ make -f./scripts/Makefile.build obj=init”这个命令为例，讲解一下详细的运行过程。这里又要用到Makefile.build这个脚本了，此脚本默认目标为__build，这个在35.5.2小节已经讲过了，我们再来看一下，__build目标对应的规则如下：

示例代码35.5.4.4scripts/Makefile.build代码段

1. __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
   
2.    $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
   
3.    $(subdir-ym) $(always)
   
4.   @:

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       当只编译Linux内核镜像文件，也就是使用“makezImage”编译的时候，KBUILD_BUILTIN=1，KBUILD_MODULES为空。“make”命令是会编译所有的东西，包括Linux内核镜像文件和一些模块文件。如果只编译Linux内核镜像的话，__build目标简化为：

1. __build:$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y))$(subdir-ym) $(always)
   
2.   @:

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       重点来看一下builtin-target这个依赖，builtin-target同样定义在文件scripts/Makefile.build中，定义如下：

示例代码35.5.4.5scripts/Makefile.build代码段

1. ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(lib-target)),)
   
2. builtin-target := $(obj)/built-in.o
   
3. endif

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       第87行就是builtin-target变量的值，为“$(obj)/built-in.o”，这就是这些built-in.o的来源了。要生成built-in.o，要求obj-y、obj-m、obj-、subdir-m和lib-target这些变量不能全部为空。最后一个问题：built-in.o是怎么生成的？在文件scripts/Makefile.build中有如下代码：

示例代码35.5.4.6 顶层Makefile代码段

1. #
   
2. # Rule to compilea set of .o files intoone .o file
   
3. #
   
4. ifdef builtin-target
   
5. quiet_cmd_link_o_target = LD      $@
   
6. # If the list ofobjects to link is empty, just create an empty built-in.o
   
7. cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
   
8.                $(LD) $(ld_flags)-r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) \
   
9.                $(cmd_secanalysis),\
   
10.                rm -f $@; $(AR) rcs$(KBUILD_ARFLAGS) $@)
    
11. 
    
12. $(builtin-target): $(obj-y) FORCE
    
13.      $(call if_changed,link_o_target)
    
14. 
    
15. targets += $(builtin-target)
    
16. endif # builtin-target

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       第336行的目标就是builtin-target，依赖为obj-y，命令为“$(call if_changed,link_o_target)”，也就是调用函数if_changed，参数为link_o_target，其返回值就是具体的命令。前面讲过了if_changed，它会调用cmd_$(1)所对应的命令($(1)就是函数的第1个参数)，在在这里就是调用cmd_link_o_target所对应的命令，也就是第331~334行的命令。cmd_link_o_target就是使用LD将某个目录下的所有.o文件链接在一起，最终形成built-in.o。

35.5.5 makezImage过程

1、vmlinux、Image，zImage、uImage的区别

       前面几小节重点是讲vmlinux是如何编译出来的，vmlinux是ELF格式的文件，但是在实际中我们不会使用vmlinux，而是使用zImage或uImage这样的Linux内核镜像文件。那么vmlinux、zImage、uImage他们之间有什么区别呢？

       ①、vmlinux是编译出来的最原始的内核文件，是未压缩的，比如正点原子提供的Linux源码编译出来的vmlinux差不多有16MB，如图35.5.5.1所示：

图35.5.5.1 vmlinux信息

       ②、Image是Linux内核镜像文件，但是Image仅包含可执行的二进制数据。Image就是使用objcopy取消掉vmlinux中的一些其他信息，比如符号表什么的。但是Image是没有压缩过的，Image保存在arch/arm/boot目录下，其大小大概在12MB左右如图35.5.5.2所示：

图35.5.5.2 Image镜像信息

       相比vmlinux的16MB，Image缩小到了12MB。

       ③、zImage是经过gzip压缩后的Image，经过压缩以后其大小大概在6MB左右，如图35.5.5.3所示：

图35.5.5.3 zImage镜像信息

       ④、uImage是老版本uboot专用的镜像文件，uImag是在zImage前面加了一个长度为64字节的“头”，这个头信息描述了该镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。但是新的uboot已经支持了zImage启动！所以已经很少用到uImage了，除非你用的很古老的uboot。

       使用“make”、“makeall”、“makezImage”这些命令就可以编译出zImage镜像，在arch/arm/Makefile中有如下代码：

示例代码35.5.5.1 顶层Makefile代码段

1. BOOT_TARGETS    = zImage Image xipImage bootpImage uImage
   
2. ...
   
3. $(BOOT_TARGETS): vmlinux
   
4.      $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

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       第310行，变量BOOT_TARGETS包含zImage，Image，xipImage等镜像文件。

       第315行，BOOT_TARGETS依赖vmlinux，因此如果使用“makezImage”编译的Linux内核的话，首先肯定要先编译出vmlinux。

       第316行，具体的命令，比如要编译zImage，那么命令展开以后如下所示：

1. @ make -f ./scripts/Makefile.buildobj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/boot/zImage

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       看来又是使用scripts/Makefile.build文件来完成vmliux到zImage的转换。

    关于Linux顶层Makefile就讲解到这里，基本和uboot的顶层Makefile一样，重点在于vmlinux的生成。最后将vmlinux压缩成我们最常用的zImage或uImage等文件。