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linux-編譯系統(tǒng)介紹之kbuild（一)
2021-10-21 23:05:03

Linux編譯系統(tǒng)

1.概述

從Linux內(nèi)核2.6開(kāi)始，Linux內(nèi)核的編譯采用Kbuild系統(tǒng)，這同過(guò)去的編譯系統(tǒng)有很大的不同,尤其對(duì)于Linux內(nèi)核模塊的編譯。在新的系統(tǒng)下，Linux編譯系統(tǒng)會(huì)兩次掃描Linux的Makefile：首先編譯系統(tǒng)會(huì)讀取Linux內(nèi)核頂層的 Makefile，然后根據(jù)讀到的內(nèi)容第二次讀取Kbuild的Makefile來(lái)編譯Linux內(nèi)核。

Makefile由五個(gè)部分組成:

  • Makefile：根目錄Makefile，它讀取.config文件，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建vmlinux（內(nèi)核鏡像）和modules（模塊文件）.這編譯內(nèi)核或模塊是，這個(gè)文件會(huì)被首先 讀取，并根據(jù)讀到的內(nèi)容配置編譯環(huán)境變量。對(duì)于內(nèi)核或驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，這個(gè)文件幾乎不用任何修改。
  • .config：內(nèi)核配置文件（一般由make menuconfig生成）
  • arch/$(ARCH)/Makefile：目標(biāo)處理器的Makefile是系統(tǒng)對(duì)應(yīng)平臺(tái)的Makefile。Kernel Top Makefile會(huì)包含這個(gè)文件來(lái)指定平臺(tái)相關(guān)信息。只有平臺(tái)開(kāi)發(fā)人員會(huì)關(guān)心這個(gè)文件。
  • scripts/Makefile.*：所有kbuild Makefile的規(guī)則，它們包含了定義/規(guī)則等。
  • kbuild Makefiles：每個(gè)子目錄都有kbuild Makefile，它們負(fù)責(zé)生成built-in或模塊化目標(biāo)。（注意：kbuild Makefile是指使用kbuild結(jié)構(gòu)的Makefile，內(nèi)核中的大多數(shù)Makefile都是kbuild Makefile。）Kernel Makefile被解析完成后，Kbuild會(huì)讀取相關(guān)的Kbuild Makefile進(jìn)行內(nèi)核或模塊的編譯。Kbuild Makefile有特定的語(yǔ)法指定哪些編譯進(jìn)內(nèi)核中、哪些編譯為模塊、及對(duì)應(yīng)的源文件是什么等。內(nèi)核及驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員需要編寫(xiě)這個(gè)Kbuild Makefile文件。

2.kbuild文件

Kbuild Makefile的文件名不一定是Makefile，盡管推薦使用Makefile這個(gè)名字。 大多的Kbuild文件的名字都是Makefile。為了與其他Makefile文件相區(qū)別，你也可以指定Kbuild Makefile的名字為Kbuild。

注意：而且如果“Makefile”和“Kbuild”文件同時(shí)存在，則Kbuild系統(tǒng)會(huì)使用“Kbuild”文件。

2.1 obj-y 和 obj-m

最簡(jiǎn)單的kbuild Makefile可以?xún)H包含：

obj-$(CONFIG_FOO) += foo.o

其中$(CONFIG_FOO)可以等于y或m，它的值由.config文件給出。如果$(CONFIG_FOO)既不是y也不是m，那么該文件不會(huì)被編譯和鏈接。

  • 當(dāng)$(CONFIG_FOO)等于y時(shí)，上面語(yǔ)句等價(jià)于obj-y += foo.o，它告訴kbuild在當(dāng)前目錄下，有一個(gè)叫做foo.o的目標(biāo)文件，它將從foo.c或則foo.S編譯得到。
  • 當(dāng)$(CONFIG_FOO)等于m時(shí)，表示foo.o需要被編譯成模塊。

2.1.1 obj-y生成built-in.o

Kbuild編譯所有的$(obj-y)文件，并調(diào)用$(LD) -r把所有這些文件合并到built-in.o文件。這個(gè)built-in.o會(huì)被上一級(jí)目錄的Makefile使用，最終鏈接到vmlinux中。

2.1.2 目標(biāo)由多個(gè)源文件編譯得到

如果某個(gè)目標(biāo)由多個(gè)源文件編譯得到，那么可以通過(guò)$(<module_name>-objs)或$(<module_name>-y)把這些源文件告訴kbuild。Kbuild能夠識(shí)別后綴-objs和-y，例如：

#drivers/isdn/i4l/Makefile
obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o
isdn-objs := isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_common.o

Kbuild會(huì)編譯所有$(isdn-objs)中的對(duì)象，并調(diào)用"$(LD) -r"把它們鏈接成isdn.o文件。

下面是一個(gè)使用后綴-y的例子。后綴-y的好處是，可以使用CONFIG_XXX符號(hào)來(lái)決定是否加入某些源文件（.o從對(duì)應(yīng)的.c或.S編譯得到)：

#fs/ext2/Makefile
obj-$(CONFIG_EXT2_FS)        += ext2.o
ext2-y                       := balloc.o bitmap.o
ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o

2.1.3 調(diào)用子目錄Makefile

Makefile只負(fù)責(zé)編譯當(dāng)前目錄中的對(duì)象。子目錄中的對(duì)象，由子目錄中的Makefile負(fù)責(zé)。如何讓make調(diào)用子目錄中的Makefile？答案是把子目錄包含到obj-y或obj-m中。例如：

#fs/Makefile
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2/

2.2 lib-y和lib-m

在一個(gè)目錄下，obj-y所列出的文件，將被編譯成built-in.o文件，而lib-y或lib-m所列出的文件，將在當(dāng)前目錄下生成lib.a文件。

注意：一般lib-y或lib-m只用在lib/和arch/*/lib這兩個(gè)目錄中。

2.3 編譯選項(xiàng)變量

  • ccflags-y、asflags-y、ldflags-y這三個(gè)變量只在當(dāng)前Makefile中有效。
    補(bǔ)充：$(KBUILD_CFLAGS)是定義在根目錄Makefile中的變量，它適用于整個(gè)內(nèi)核數(shù)。
  • subdir-ccflags-y、subdir-asflags-y這兩個(gè)變量作用于當(dāng)前Makefile及其所有子目錄。

CFLAGS_$@、AFLAGS_$@這兩個(gè)變量只在當(dāng)前Makefile中有效.$@可以用來(lái)指定文件名，讓不同文件可以使用不同的編譯選項(xiàng)。例如：

# drivers/scsi/Makefile
CFLAGS_aha152x.o =   -DAHA152X_STAT -DAUTOCONF
CFLAGS_gdth.o    = # -DDEBUG_GDTH=2 -D__SERIAL__ -D__COM2__ /
	DGDTH_STATISTICS
CFLAGS_seagate.o =   -DARBITRATE -DPARITY -DSEAGATE_USE_ASM

2.4 $(src)、$(obj)、$(kecho)

  • $(src)指向當(dāng)前Makefile所在目錄的相對(duì)路徑。
  • $(obj)指向用來(lái)保存目標(biāo)文件的相對(duì)目錄。示例如下：
#drivers/scsi/Makefile
$(obj)/53c8xx_d.h: $(src)/53c7,8xx.scr $(src)/script_asm.pl
$(CPP) -DCHIP=810 - < $< | ... $(src)/script_asm.pl

這里，$(src)等于drivers/scsi/，$(obj)同樣也等于drivers/scsi/。

使用“make -s”命令時(shí)，只會(huì)輸出警告和錯(cuò)誤信息。$(kecho)能夠?qū)⑵浜蟮膬?nèi)容輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出流（一般就是顯示器），前提是沒(méi)有使用“make -s”。示例如下：

#arch/blackfin/boot/Makefile
$(obj)/vmImage: $(obj)/vmlinux.gz
$(call if_changed,uimage)
@$(kecho) 'Kernel: $@ is ready'

2.5 $(CC)相關(guān)功能

2.5.1 as-option、ld-option、cc-option

當(dāng)編譯、鏈接文件時(shí)，xx-opiton可以用來(lái)檢查當(dāng)前使用的$(CC)是否支持給出的編譯選項(xiàng)。如前者不支持，可使用后者。例如：

#arch/sh/Makefile
cflags-y += $(call as-option,-Wa$(comma)-isa=$(isa-y),)

如果當(dāng)前的$(CC)不支持-Wa$(comma)-isa=$(isa-y)，那么可以使用第二個(gè)編譯選項(xiàng)（這里為空）。

2.5.2 cc-option-yn

cc-option-yn用來(lái)檢查$(CC)是否支持給出的編譯選項(xiàng)。如支持，返回y，否則返回n。例如：

#arch/ppc/Makefile
biarch := $(call cc-option-yn, -m32)
aflags-$(biarch) += -a32
cflags-$(biarch) += -m32

2.5.3 cc-option-align

gcc在3.0之后改變了指定函數(shù)、循環(huán)等對(duì)齊選項(xiàng)的類(lèi)型。

  • gcc < 3.00時(shí)，cc-option-align = -malign；
  • gcc >= 3.00時(shí)，cc-option-align = -falign。使用$(cc-option-align)來(lái)選擇正確的前綴。例如：
KBUILD_CFLAGS += $(cc-option-align)-functions=4

2.5.4 cc-version、cc-ifversion 、cc-fullversion

cc-version返回$(CC)版本。如$(CC)為gcc 3.41，那么cc-version返回0341。例如：

#arch/i386/Makefile
cflags-y += $(shell /
	if [ $(call cc-version) -ge 0300 ] ; then /
	echo "-mregparm=3"; fi ;)

cc-ifversion在版本符合條件的前提下返回最后一個(gè)參數(shù)。示例如下：

#fs/reiserfs/Makefile
ccflags-y := $(call cc-ifversion, -lt, 0402, -O1)

如果$(CC)版本低于4.2，那么ccflags-y將等于-O1。

cc-fullversion給出更詳細(xì)的版本信息，例如：

#arch/powerpc/Makefile
$(Q)if test "$(call cc-fullversion)" = 	"040200" ; then /
	echo -n '*** GCC-4.2.0 cannot compile the 64-	bit powerpc ' ; /
	false ; /
	fi

2.5.5 cc-cross-prefix

cc-cross-prefix用于檢查是否存在給定前綴的$(CC)，如存在，返回第一個(gè)匹配的前綴，否則返回空。如有多個(gè)前綴需要匹配，各前綴之間使用單個(gè)空格隔開(kāi)。例如：

#arch/m68k/Makefile
ifneq ($(SUBARCH),$(ARCH))
	ifeq ($(CROSS_COMPILE),)
		CROSS_COMPILE := $(call cc-cross-prefix, m68k-linux-gnu-)
	endif
endif

3.編譯外部模塊

有時(shí)候我們需要在內(nèi)核源代碼數(shù)的外面編譯內(nèi)核模塊，編譯的基本命令是：

make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules

我們可以把這個(gè)命令集成到Makefile里，這樣我們就可以只輸入“make”命令就可以了。

Makefile，它把Normal Makefile 和Kbuild Makefile集成到一個(gè)文件中了。為了區(qū)別Kbuild Makefile 和Normal Makefile，這樣我們改寫(xiě)Makefile為如下形式，并且添加Kbuild Makefile - “Kbuild”。

#Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
include "Kbuild"
else
KERNEL_DIR = /lib/modules/`uname -r`/build
MODULEDIR := $(shell pwd)

.PHONY: modules
default: modules
modules:
        make -C $(KERNEL_DIR)  M=$(MODULEDIR) modules
clean distclean:
        rm -f *.o *.mod.c .*.*.cmd *.ko
        rm -rf .tmp_versions
endif

Kbuild Makefile

#Kbuild Makefile
MODULE_NAME = helloworld
$(MODULE_NAME)-objs := hello.o
obj-m   := $(MODULE_NAME).o
# 一般不需要在Makefile里包含如下代碼,這樣寫(xiě)完全是為了兼容老版本的Kbuild系統(tǒng)。KERNELRELEASE變量在Kernel Makefile里定義的，因此只有在第二次由Kbuild讀取這個(gè)Makefile文件時(shí)才會(huì)解析到Kbuild的內(nèi)容。 
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
include "Kbuild"
else
...
endif

3.3 外部頭文件

有時(shí)需要連接內(nèi)核源代碼外部的系統(tǒng)頭文件，但Kbuild系統(tǒng)默認(rèn)的系統(tǒng)頭文件都在內(nèi)核源代碼內(nèi)部，如何使用外部的頭文件呢？這個(gè)可以借助于Kbuild 系統(tǒng)的特殊規(guī)則:

  • EXTRA_CFLAGS :EXTRA_CFLAGS可以給Kbuild系統(tǒng)添加外部系統(tǒng)頭文件，EXTRA_CFLAGS += $(ext_include_path)

一般外部頭文件可能位于外部模塊源文件的目錄內(nèi)，如何指定呢？這可以借助$(src)或$(obj)

  • $(src)/$(obj)
    • $(src)是一個(gè)相對(duì)路徑，它就是Makefile/Kbuild文件所在的路徑。
    • 同樣$(obj)就是編譯目標(biāo)保存的路徑，默認(rèn)就是源代碼所在路徑。

本文摘自 ：https://www.cnblogs.com/

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