Linux 2.6內核Makefile淺析

1 概述

Makefile由五個部分組成：

• Makefile：根目錄Makefile，它讀取.config文件，並負責創建vmlinux（內核鏡像）和modules（模塊文件）。
• .config：內核配置文件（一般由make menuconfig生成）。
• arch/$(ARCH)/Makefile：目標處理器的Makefile。
• scripts/Makefile.*：所有kbuild Makefile的規則，它們包含了定義/規則等。
• kbuild Makefiles：每個子目錄都有kbuild Makefile，它們負責生成built-in或模塊化目標。（注意：kbuild Makefile是指使用kbuild結構的Makefile，內核中的大多數Makefile都是kbuild Makefile。）

2 kbuild文件

2.1 obj-y和obj-m

         最簡單的kbuild Makefile可以僅包含：

obj-$(CONFIG_FOO) += foo.o

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

         當$(CONFIG_FOO)等於y時，上面語句等價於obj-y += foo.o，它告訴kbuild在當前目錄下，有一個叫做foo.o的目標文件，它將從foo.c或則foo.S編譯得到。

         當$(CONFIG_FOO)等於m時，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$(obj-y)文件，並調用”$(LD) -r”把所有這些文件合並到built-in.o文件。這個built-in.o會被上一級目錄的Makefile使用，最終鏈接到vmlinux中。

2.1.2 目標由多個源文件編譯得到

         如果某個目標由多個源文件編譯得到，那么可以通過$(<module_name>-objs)或$(<module_name>-y)把這些源文件告訴kbuild。Kbuild能夠識別后綴-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會編譯所有$(isdn-objs)中的對象，並調用"$(LD) -r"把它們鏈接成isdn.o文件。

         下面是一個使用后綴-y的例子。后綴-y的好處是，可以使用CONFIG_XXX符號來決定是否加入某些源文件（.o從對應的.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 調用子目錄Makefile

         Makefile只負責編譯當前目錄中的對象。子目錄中的對象，由子目錄中的Makefile負責。如何讓make調用子目錄中的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/

         當CONFIG_EXT2_FS為y或m時，kbuild系統會在ext2目錄中調用make命令（也即調用ext2目錄中的Makefile）

2.2 lib-y和lib-m

         在一個目錄下，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這兩個目錄中。

2.3 編譯選項變量

2.3.1 ccflags-y、asflags-y、ldflags-y

這三個變量只在當前Makefile中有效。補充：$(KBUILD_CFLAGS)是定義在根目錄Makefile中的變量，它適用於整個內核數。

2.3.2 subdir-ccflags-y、subdir-asflags-y

這兩個變量作用於當前Makefile及其所有子目錄。

2.3.2 CFLAGS_$@、AFLAGS_$@

這兩個變量只在當前Makefile中有效。$@可以用來指定文件名，讓不同文件可以使用不同的編譯選項。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)

         $(src)指向當前Makefie所在目錄的相對路徑。$(obj)指向用來保存目標文件的相對目錄。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，$(src)等於drivers/scsi/，$(obj)同樣也等於drivers/scsi/。

 

         使用“make -s”命令時，只會輸出警告和錯誤信息。$(kecho)能夠將其后的內容輸出到標准輸出流（一般就是顯示器），前提是沒有使用“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)相關功能

2.5.1 as-option、ld-option、cc-option

         當編譯、鏈接文件時，xx-opiton可以用來檢查當前使用的$(CC)是否支持給出的編譯選項。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),)

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

2.5.2 cc-option-yn

         cc-option-yn用來檢查$(CC) 是否支持給出的編譯選項。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、循環等對齊選項的類型。gcc < 3.00時，cc-option-align = -malign；gcc >= 3.00時，cc-option-align = -falign。使用$(cc-option-align)來選擇正確的前綴。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參數。示例如下：

         #fs/reiserfs/Makefile

         ccflags-y := $(call cc-ifversion, -lt, 0402, -O1)

如果$(CC)版本低於4.2，那么ccflags-y將等於-O1。

 

cc-fullversion給出更詳細的版本信息，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用於檢查是否存在給定前綴的$(CC)，如存在，返回第一個匹配的前綴，否則返回空。如有多個前綴需要匹配，各前綴之間使用單個空格隔開。例如：

         #arch/m68k/Makefile

         ifneq ($(SUBARCH),$(ARCH))

                  ifeq ($(CROSS_COMPILE),)

                           CROSS_COMPILE := $(call cc-cross-prefix, m68k-linux-gnu-)

                  endif

         endif

 

（注：本文所述內容來自kernel-2.6.30/Documentation/kbuild/makefiles.txt，適用於Linux 2.6內核）

 

 

從Linux內核2.6開始，Linux內核的編譯采用Kbuild系統，這同過去的編譯系統有很大的不同， 尤其對於Linux內核模塊的編譯。在新的系統下，Linux編譯系統會兩次掃描Linux的Makefile：首先編譯系統會讀取Linux內核頂層的 Makefile，然后根據讀到的內容第二次讀取Kbuild的Makefile來編譯Linux內核。
Linux內核Makefile分類
·         Kernel Makefile 
Kernel Makefile位於Linux內核源代碼的頂層目錄，也叫 Top Makefile。它主要用於指定編譯Linux Kernel目標文件（vmlinux）和模塊（module）。這編譯內核或模塊是，這個文件會被首先 讀取，並根據讀到的內容配置編譯環境變量。對於內核或驅動開發人員來說，這個文件幾乎不用任何修改。
·          Kbuild Makefile 
Kbuild系統使用Kbuild Makefile來編譯內核或模塊。當Kernel Makefile被解析完成后，Kbuild會讀取相關的Kbuild Makefile進行內核或模塊的編譯。Kbuild Makefile有特定的語法指定哪些編譯進內核中、哪些編譯為模塊、及對應的源文件是什么等。內核及驅動開發人員需要編寫這個Kbuild Makefile文件。
·          ARCH Makefile 
ARCH Makefile位於ARCH/$(ARCH)/Makefile，是系統對應平台的Makefile。Kernel Top Makefile會包含這個文件來指定平台相關信息。只有平台開發人員會關心這個文件。
Kbuild Makefile
    Kbuild Makefile的文件名不一定是 Makefile，盡管推薦使用Makefile這個名字。 大多的Kbuild文件的名字都是Makefile。為了與其他Makefile文件相區別，你也可以指定Kbuild Makefile的名字為 Kbuild。 而且如果“Makefile”和“Kbuild”文件同時存在，則Kbuild系統會使用“Kbuild”文件。
·          目標定義 
Kbuild Makefile的一個最主要功能就是指定編譯什么，這個功能是通過下面兩個對象指定的obj-?和xxx-objs：
·          obj-?
obj-?指定編譯什么，怎么編譯？其中的“?”可能是“y”或“m”，“y”指定把對象編譯進內核中，“m”指定把對象編譯為模塊。語法如下;
    obj-? = $(target).o
target為編譯對象的名字。如果沒有指定xxx-objs，這編譯這個對象需要的源文件就是$(target).c或$(target).s。如果指 定了$(target)-objs，則編譯這個對象需要的源文件由$(target)-objs指定，並且不能有$(target).c 或$(target).s文件。
·          xxx-objs 
xxx-objs指定了編譯對象需要的文件，一般只有在源文件是多個時才需要它。
只要包含了這兩行，Kbuild Makefile就應該可以工作了。
·          嵌套編譯 
有時一個對象可能嵌入到另一個對象的目錄下，那個如何編譯子目錄下的對象呢?其實很簡單，只要指定obj_?的對象為子目錄的名字就可以了：
obj-? = $(sub_target)/
其中“?”可以是“y”或“m”，$(sub_target)是子目錄名字。
·          編譯器選項 
盡管在大多數情況下不需要指定編譯器選項，有時我們還是需要指定一些編譯選項的。
·          ccflags-y, asflags-y and ldflags-y 
這些編譯選項用於指定cc、as和ld的編譯選項
編譯外部模塊
有時候我們需要在內核源代碼數的外面編譯內核模塊，編譯的基本命令是：
    make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules
我們可以把這個命令集成到Makefile里，這樣我們就可以只輸入“make”命令就可以了。回想上一章的那個Makefile，它把Normal Makefile 和Kbuild  Makefile集成到一個文件中了。為了區別Kbuild Makefile 和Normal Makefile，這樣我們改寫Makefile為如下形式，並且添加Kbuild Makefile - “Kbuild”。
##Makefile
ifneq ($(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
MODULE_NAME = helloworld
$(MODULE_NAME)-objs := hello.o
obj-m   := $(MODULE_NAME).o
一般不需要在Makefile里包含如下代碼,這樣寫完全是為了兼容老版本的Kbuild系統。KERNELRELEASE變量在Kernel Makefile里定義的，因此只有在第二次由Kbuild讀取這個Makefile文件時才會解析到Kbuild的內容。 
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
include "Kbuild"
else
...
endif
外部頭文件
有時需要連接內核源代碼外部的系統頭文件，但Kbuild系統默認的系統頭文件都在內核源代碼內部，如何使用外部的頭文件呢？這個可以借助於Kbuild 系統的特殊規則:
·         EXTRA_CFLAGS 
EXTRA_CFLAGS可以給Kbuild系統添加外部系統頭文件，
    EXTRA_CFLAGS += $(ext_include_path)
一般外部頭文件可能位於外部模塊源文件的目錄內，如何指定呢？這可以借助$(src)或$(obj)
·         $(src)/$(obj) 
$(src)是一個相對路徑，它就是Makefile/Kbuild文件所在的路徑。同樣$(obj)就是編譯目標保存的路徑，默認就是源代碼所在路徑。