關于Linux 內核配置系統淺析

Linux 內核文件 vmlinux 是由以下規則產生的：

vmlinux: $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs

$(LD) $(LINKFLAGS) $(head) init/main.o init/version.o

--STart-group

$(CORE_FILES)

$(DRIVERS)

$(NETWORKS)

$(LIBS)

--end-group

-o vmlinux

可以看出，vmlinux 是由 HEAD、main.o、version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS 和 LIBS 組成的。這些變量(如 HEAD)都是用來定義連接生成 vmlinux 的目標文件和庫文件列表。其中，HEAD在arch/*/Makefile 中定義，用來確定被最先鏈接進 vmlinux 的文件列表。比如，對于 ARM 系列的 CPU，HEAD 定義為：

HEAD := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o

arch/arm/kernel/init_task.o

表明 head-$(PROCESSOR).o 和 init_task.o 需要最先被鏈接到 vmlinux 中。PROCESSOR 為 armv 或 armo，取決于目標 CPU。 CORE_FILES，NETWORK，DRIVERS 和 LIBS 在頂層 Makefile 中定義，并且由 arch/*/Makefile 根據需要進行擴充。 CORE_FILES 對應著內核的核心文件，有 kernel/kernel.o，mm/mm.o，fs/fs.o，ipc/ipc.o，可以看出，這些是組成內核最為重要的文件。同時，arch/arm/Makefile 對 CORE_FILES 進行了擴充：

# arch/arm/Makefile

# If we have a machine-specific directory, then include it in the build.

MACHDIR := arch/arm/mach-$(MACHINE)

ifeq ($(MACHDIR),$(wildcard $(MACHDIR)))

SUBDIRS += $(MACHDIR)

CORE_FILES := $(MACHDIR)/$(MACHINE).o $(CORE_FILES)

endif

HEAD := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o

arch/arm/kernel/init_task.o

SUBDIRS += arch/arm/kernel arch/arm/mm arch/arm/lib arch/arm/nwfpe

CORE_FILES := arch/arm/kernel/kernel.o arch/arm/mm/mm.o $(CORE_FILES)

LIBS := arch/arm/lib/lib.a $(LIBS)

5) 編譯信息：CPP, CC, AS, LD, AR，CFLAGS，LINKFLAGS

在 Rules.make 中定義的是編譯的通用規則，具體到特定的場合，需要明確給出編譯環境，編譯環境就是在以上的變量中定義的。針對交叉編譯的要求，定義了 CROSS_COMPILE。比如：

CROSS_COMPILE = arm-linux-

CC = $(CROSS_COMPILE)gcc

LD = $(CROSS_COMPILE)ld

......

CROSS_COMPILE 定義了交叉編譯器前綴 arm-linux-，表明所有的交叉編譯工具都是以 arm-linux- 開頭的，所以在各個交叉編譯器工具之前，都加入了 $(CROSS_COMPILE)，以組成一個完整的交叉編譯工具文件名，比如 arm-linux-gcc。

CFLAGS 定義了傳遞給 C 編譯器的參數。

LINKFLAGS 是鏈接生成 vmlinux 時，由鏈接器使用的參數。LINKFLAGS 在 arm/*/Makefile 中定義，比如：

# arch/arm/Makefile

LINKFLAGS :=-p -X -T arch/arm/vmlinux.lds

6) 配置變量CONFIG_*

.config 文件中有許多的配置變量等式，用來說明用戶配置的結果。例如 CONFIG_MODULES=y 表明用戶選擇了 Linux 內核的模塊功能。

.config 被頂層 Makefile 包含后，就形成許多的配置變量，每個配置變量具有確定的值：y 表示本編譯選項對應的內核代碼被靜態編譯進 Linux 內核;m 表示本編譯選項對應的內核代碼被編譯成模塊;n 表示不選擇此編譯選項;如果根本就沒有選擇，那么配置變量的值為空。

2.3 Rules.make 變量

前面講過，Rules.make 是編譯規則文件，所有的 Makefile 中都會包括 Rules.make。Rules.make 文件定義了許多變量，最為重要是那些編譯、鏈接列表變量。

O_OBJS，L_OBJS，OX_OBJS，LX_OBJS：本目錄下需要編譯進 Linux 內核 vmlinux 的目標文件列表，其中 OX_OBJS 和 LX_OBJS 中的 X 表明目標文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

M_OBJS，MX_OBJS：本目錄下需要被編譯成可裝載模塊的目標文件列表。同樣，MX_OBJS 中的 X 表明目標文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

O_TARGET，L_TARGET：每個子目錄下都有一個 O_TARGET 或 L_TARGET，Rules.make 首先從源代碼編譯生成 O_OBJS 和 OX_OBJS 中所有的目標文件，然后使用 $(LD) -r 把它們鏈接成一個 O_TARGET 或 L_TARGET。O_TARGET 以 .o 結尾，而 L_TARGET 以 .a 結尾。

2.4 子目錄 Makefile

子目錄 Makefile 用來控制本級目錄以下源代碼的編譯規則。我們通過一個例子來講解子目錄 Makefile 的組成：

#

# Makefile for the linux kernel.

#

# All of the (potenTIal) objects that export symbols.

# This list comes from 'grep -l EXPORT_SYMBOL *.[hc]'.

export-objs := tc.o

# Object file lists.

obj-y :=

obj-m :=

obj-n :=

obj- :=

obj-$(CONFIG_TC) += tc.o

obj-$(CONFIG_ZS) += zs.o

obj-$(CONFIG_VT) += lk201.o lk201-map.o lk201-remap.o

# Files that are both resident and modular: remove from modular.

obj-m := $(filter-out $(obj-y), $(obj-m))

# Translate to Rules.make lists.

L_TARGET := tc.a

L_OBJS := $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-y)))

LX_OBJS := $(sort $(filter $(export-objs), $(obj-y)))

M_OBJS := $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-m)))

MX_OBJS := $(sort $(filter $(export-objs), $(obj-m)))

include $(TOPDIR)/Rules.make

a) 注釋

對 Makefile 的說明和解釋，由#開始。

b) 編譯目標定義

類似于 obj-$(CONFIG_TC) += tc.o 的語句是用來定義編譯的目標，是子目錄 Makefile 中最重要的部分。編譯目標定義那些在本子目錄下，需要編譯到 Linux 內核中的目標文件列表。為了只在用戶選擇了此功能后才編譯，所有的目標定義都融合了對配置變量的判斷。