Linux编译系统

1.概述

从Linux内核2.6开始，Linux内核的编译采用Kbuild系统，这同过去的编译系统有很大的不同,尤其对于Linux内核模块的编译。在新的系统下，Linux编译系统会两次扫描Linux的Makefile：首先编译系统会读取Linux内核顶层的 Makefile，然后根据读到的内容第二次读取Kbuild的Makefile来编译Linux内核。

Makefile由五个部分组成:

• Makefile：根目录Makefile，它读取.config文件，并负责创建vmlinux（内核镜像）和modules（模块文件）.这编译内核或模块是，这个文件会被首先 读取，并根据读到的内容配置编译环境变量。对于内核或驱动开发人员来说，这个文件几乎不用任何修改。
• .config：内核配置文件（一般由make menuconfig生成）
• arch/$(ARCH)/Makefile：目标处理器的Makefile是系统对应平台的Makefile。Kernel Top Makefile会包含这个文件来指定平台相关信息。只有平台开发人员会关心这个文件。
• scripts/Makefile.*：所有kbuild Makefile的规则，它们包含了定义/规则等。
• kbuild Makefiles：每个子目录都有kbuild Makefile，它们负责生成built-in或模块化目标。（注意：kbuild Makefile是指使用kbuild结构的Makefile，内核中的大多数Makefile都是kbuild Makefile。）Kernel Makefile被解析完成后，Kbuild会读取相关的Kbuild Makefile进行内核或模块的编译。Kbuild Makefile有特定的语法指定哪些编译进内核中、哪些编译为模块、及对应的源文件是什么等。内核及驱动开发人员需要编写这个Kbuild Makefile文件。

2.kbuild文件

Kbuild Makefile的文件名不一定是Makefile，尽管推荐使用Makefile这个名字。 大多的Kbuild文件的名字都是Makefile。为了与其他Makefile文件相区别，你也可以指定Kbuild Makefile的名字为Kbuild。

注意：而且如果“Makefile”和“Kbuild”文件同时存在，则Kbuild系统会使用“Kbuild”文件。

2.1 obj-y 和 obj-m

最简单的kbuild Makefile可以仅包含：

obj-$(CONFIG_FOO) += foo.o

其中$(CONFIG_FOO)可以等于y或m，它的值由.config文件给出。如果$(CONFIG_FOO)既不是y也不是m，那么该文件不会被编译和链接。

• 当$(CONFIG_FOO)等于y时，上面语句等价于obj-y += foo.o，它告诉kbuild在当前目录下，有一个叫做foo.o的目标文件，它将从foo.c或则foo.S编译得到。
• 当$(CONFIG_FOO)等于m时，表示foo.o需要被编译成模块。

2.1.1 obj-y生成built-in.o

Kbuild编译所有的$(obj-y)文件，并调用$(LD) -r把所有这些文件合并到built-in.o文件。这个built-in.o会被上一级目录的Makefile使用，最终链接到vmlinux中。

2.1.2 目标由多个源文件编译得到

如果某个目标由多个源文件编译得到，那么可以通过$(<module_name>-objs)或$(<module_name>-y)把这些源文件告诉kbuild。Kbuild能够识别后缀-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会编译所有$(isdn-objs)中的对象，并调用"$(LD) -r"把它们链接成isdn.o文件。

下面是一个使用后缀-y的例子。后缀-y的好处是，可以使用CONFIG_XXX符号来决定是否加入某些源文件（.o从对应的.c或.S编译得到)：

#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 调用子目录Makefile

Makefile只负责编译当前目录中的对象。子目录中的对象，由子目录中的Makefile负责。如何让make调用子目录中的Makefile？答案是把子目录包含到obj-y或obj-m中。例如：

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

2.2 lib-y和lib-m

在一个目录下，obj-y所列出的文件，将被编译成built-in.o文件，而lib-y或lib-m所列出的文件，将在当前目录下生成lib.a文件。

注意：一般lib-y或lib-m只用在lib/和arch/*/lib这两个目录中。

2.3 编译选项变量

• ccflags-y、asflags-y、ldflags-y这三个变量只在当前Makefile中有效。
  补充：$(KBUILD_CFLAGS)是定义在根目录Makefile中的变量，它适用于整个内核数。
• subdir-ccflags-y、subdir-asflags-y这两个变量作用于当前Makefile及其所有子目录。

CFLAGS_$@、AFLAGS_$@这两个变量只在当前Makefile中有效.$@可以用来指定文件名，让不同文件可以使用不同的编译选项。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)指向当前Makefile所在目录的相对路径。
• $(obj)指向用来保存目标文件的相对目录。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

这里，$(src)等于drivers/scsi/，$(obj)同样也等于drivers/scsi/。

使用“make -s”命令时，只会输出警告和错误信息。$(kecho)能够将其后的内容输出到标准输出流（一般就是显示器），前提是没有使用“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)相关功能

2.5.1 as-option、ld-option、cc-option

当编译、链接文件时，xx-opiton可以用来检查当前使用的$(CC)是否支持给出的编译选项。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),)

如果当前的$(CC)不支持-Wa$(comma)-isa=$(isa-y)，那么可以使用第二个编译选项（这里为空）。

2.5.2 cc-option-yn

cc-option-yn用来检查$(CC)是否支持给出的编译选项。如支持，返回y，否则返回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之后改变了指定函数、循环等对齐选项的类型。

• gcc < 3.00时，cc-option-align = -malign；
• gcc >= 3.00时，cc-option-align = -falign。使用$(cc-option-align)来选择正确的前缀。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)为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在版本符合条件的前提下返回最后一个参数。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将等于-O1。

cc-fullversion给出更详细的版本信息，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用于检查是否存在给定前缀的$(CC)，如存在，返回第一个匹配的前缀，否则返回空。如有多个前缀需要匹配，各前缀之间使用单个空格隔开。例如：

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

3.编译外部模块

有时候我们需要在内核源代码数的外面编译内核模块，编译的基本命令是：

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

我们可以把这个命令集成到Makefile里，这样我们就可以只输入“make”命令就可以了。

Makefile，它把Normal Makefile 和Kbuild Makefile集成到一个文件中了。为了区别Kbuild Makefile 和Normal Makefile，这样我们改写Makefile为如下形式，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   := $(MODULE_NAME).o
# 一般不需要在Makefile里包含如下代码,这样写完全是为了兼容老版本的Kbuild系统。KERNELRELEASE变量在Kernel Makefile里定义的，因此只有在第二次由Kbuild读取这个Makefile文件时才会解析到Kbuild的内容。 
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
include "Kbuild"
else
...
endif

3.3 外部头文件

有时需要连接内核源代码外部的系统头文件，但Kbuild系统默认的系统头文件都在内核源代码内部，如何使用外部的头文件呢？这个可以借助于Kbuild 系统的特殊规则:

• EXTRA_CFLAGS :EXTRA_CFLAGS可以给Kbuild系统添加外部系统头文件，EXTRA_CFLAGS += $(ext_include_path)

一般外部头文件可能位于外部模块源文件的目录内，如何指定呢？这可以借助$(src)或$(obj)

• $(src)/$(obj)
  • $(src)是一个相对路径，它就是Makefile/Kbuild文件所在的路径。
  • 同样$(obj)就是编译目标保存的路径，默认就是源代码所在路径。