【转】Linux内核Makefile中内核映象组成分析分析

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＃ 编译生成zImage所依赖的文件关系

1. 内核映象的组成
1.1 zImage文件
     内核映象最终是在$(TOPDIR)/arch/$(arch)/boot/目录下生成的zImage文件。分析$(TOPDIR)/arch/$(arch)/boot/Makefile得知：该文件是由bootsect setup compressed/vmlinux通过build这个工具合并起来的。

1.2 compressed/vmlinux文件
     进一步分析$(TOPDIR)/arch/$(arch)/boot/compressed/Makefile得知：compressed/vmlinux是由head.o、misc.o、piggy.o这三个文件用ld链接组成的，并用"-Ttext $(ZIMAGE_OFFSET)"参数指定了代码段的起始地址为0x1000或者0x100000。

1.3 piggy.o文件
     piggy.o不是由源文件编译而来的，继续分析$(TOPDIR)/arch/$(arch)/boot/compressed/Makefile得知：它是由$(TOPDIR)/vmlinux用"gzip -f -9 < $(TOPDIR)/vmlinux > $$tmppiggy.gz"命令压缩成的$$tmppiggy.gz文件，再用"$(LD) -r -o piggy.o -b binary $$tmppiggy.gz -b elf32-i386 -T $$tmppiggy.lnk"链接成piggy.o的。简单的理解就是将$(TOPDIR)/vmlinux压缩后再重新链接成piggy.o。

1.4 $(TOPDIR)/vmlinux文件
     $(TOPDIR)/vmlinux才是真正的系统，与它一起链接的都是一些初始化代码。$(TOPDIR)/vmlinux通过分析$(TOP)/Makefile得到：它是由操作系统核心(kernel目录)、驱动程序(drivers目录)、网络系统(net目录)、c语言库函数实现(lib目录)几个部分的.o文件组成的。这里具体有哪些.o文件有具体配置决定的。
$(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o \
--start-group \
$(CORE_FILES) \
$(DRIVERS) \
$(NETWORKS) \
$(LIBS) \
--end-group \
-o vmlinux
     到此为止已经将内核映象的组成讲解完了。


2. 组成内核映象的都是些什么
2.1 zImage文件
     bootsect：由boot/bootsect.S编译而成。该模块为磁盘第一扇区中的引导程序，将自己移动到0x9000:0x0000处，将setup读到0x9000:0x0200处，读入内核到0x1000:0000，然后跳转到setup的代码0x90200处去执行。
     setup：由boot/下的setup.S和video.S编译而成。该模块进行一些简单的硬件初始化，初始化IDT、GDT等，然后一句"movw , %ax ; lmsw %ax;"就进入了保护模式，jmpi 0x100000, __KERNEL_CS则跳转到了内核。
     compressed/vmlinux：从此处开始就是纯32位代码，并且进入了保护模式。

2.2 compressed/vmlinux文件
     head.o：由boot/compressed/head.S编译而成。清空数据段、初始化中断、复制启动参数和bios参数、初始化页、再此更新GDT、IDT、段寄存器、预留系统堆栈，最终执行start_kernel转入纯c代码。
     misc.o：由boot/compressed/misc.c和$(TOPDIR)/lib/inflate.c编译而成。
     piggy.o：由$(TOPDIR)/vmlinux压缩而来。

2.4 $(TOPDIR)/vmlinux文件
     根据具体配置而言，不再赘述。


zImage (Makefile; > arch/i386/Makefile ;-> arch/i386/boot/Makefile zImage;)
|-> bootsect
|-> bootsect.o
|-> bootsect.s
|-> setup
|-> setup.o
|-> setup.s
|-> compressed/vmlinux (arch/i386/boot/compressed/Makefile -C compressed vmlinux;)
|-- $(TOPDIR)/vmlinux
|-> head.o
|-> head.s
|-> misc.o
|-> misc.c
|-> piggy.o
|-> $(TOPDIR)/vmlinux(用objcopy到本目录，并gzip压缩之，ld链接成piggy.o)
| -- $(CONFIGURE) & tools/build



######################################
vmlinux ($(TOP)/Makefile)
{
(在arch/i386/Makefile中定义)
HEAD := arch/i386/kernel/head.o arch/i386/kernel/init_task.o

(在$(TOP)/Makefile中定义)
SUBDIRS =kernel drivers mm fs net ipc lib
CORE_FILES =kernel/kernel.o mm/mm.o fs/fs.o ipc/ipc.o
NETWORKS =net/network.o
LIBS =$(TOPDIR)/lib/lib.a

DRIVERS-n :=
DRIVERS-y :=
DRIVERS-m :=
DRIVERS-  :=

DRIVERS-$(CONFIG_ACPI) += drivers/acpi/acpi.o
DRIVERS-$(CONFIG_PARPORT) += drivers/parport/driver.o
DRIVERS-y += drivers/char/char.o \
drivers/block/block.o \
drivers/misc/misc.o \
drivers/net/net.o \
drivers/media/media.o
DRIVERS-$(CONFIG_AGP) += drivers/char/agp/agp.o
DRIVERS-$(CONFIG_DRM_NEW) += drivers/char/drm/drm.o
DRIVERS-$(CONFIG_DRM_OLD) += drivers/char/drm-4.0/drm.o
DRIVERS-$(CONFIG_NUBUS) += drivers/nubus/nubus.a
DRIVERS-$(CONFIG_ISDN) += drivers/isdn/isdn.a
DRIVERS-$(CONFIG_NET_FC) += drivers/net/fc/fc.o
DRIVERS-$(CONFIG_APPLETALK) += drivers/net/appletalk/appletalk.o
DRIVERS-$(CONFIG_TR) += drivers/net/tokenring/tr.o
DRIVERS-$(CONFIG_WAN) += drivers/net/wan/wan.o
DRIVERS-$(CONFIG_ARCNET) += drivers/net/arcnet/arcnetdrv.o
DRIVERS-$(CONFIG_ATM) += drivers/atm/atm.o
DRIVERS-$(CONFIG_IDE) += drivers/ide/idedriver.o
DRIVERS-$(CONFIG_FC4) += drivers/fc4/fc4.a
DRIVERS-$(CONFIG_SCSI) += drivers/scsi/scsidrv.o
DRIVERS-$(CONFIG_FUSION_BOOT) += drivers/message/fusion/fusion.o
DRIVERS-$(CONFIG_IEEE1394) += drivers/ieee1394/ieee1394drv.o

ifneq ($(CONFIG_CD_NO_IDESCSI)$(CONFIG_BLK_DEV_IDECD)$(CONFIG_BLK_DEV_SR)$(CONFIG_PARIDE_PCD),)
DRIVERS-y += drivers/cdrom/driver.o
endif

DRIVERS-$(CONFIG_SOUND) += drivers/sound/sounddrivers.o
DRIVERS-$(CONFIG_PCI) += drivers/pci/driver.o
DRIVERS-$(CONFIG_MTD) += drivers/mtd/mtdlink.o
DRIVERS-$(CONFIG_PCMCIA) += drivers/pcmcia/pcmcia.o
DRIVERS-$(CONFIG_NET_PCMCIA) += drivers/net/pcmcia/pcmcia_net.o
DRIVERS-$(CONFIG_NET_WIRELESS) += drivers/net/wireless/wireless_net.o
DRIVERS-$(CONFIG_PCMCIA_CHRDEV) += drivers/char/pcmcia/pcmcia_char.o
DRIVERS-$(CONFIG_DIO) += drivers/dio/dio.a
DRIVERS-$(CONFIG_SBUS) += drivers/sbus/sbus_all.o
DRIVERS-$(CONFIG_ZORRO) += drivers/zorro/driver.o
DRIVERS-$(CONFIG_FC4) += drivers/fc4/fc4.a
DRIVERS-$(CONFIG_ALL_PPC) += drivers/macintosh/macintosh.o
DRIVERS-$(CONFIG_MAC) += drivers/macintosh/macintosh.o
DRIVERS-$(CONFIG_ISAPNP) += drivers/pnp/pnp.o
DRIVERS-$(CONFIG_SGI_IP22) += drivers/sgi/sgi.a
DRIVERS-$(CONFIG_VT) += drivers/video/video.o
DRIVERS-$(CONFIG_PARIDE) += drivers/block/paride/paride.a
DRIVERS-$(CONFIG_HAMRADIO) += drivers/net/hamradio/hamradio.o
DRIVERS-$(CONFIG_TC) += drivers/tc/tc.a
DRIVERS-$(CONFIG_USB) += drivers/usb/usbdrv.o
DRIVERS-$(CONFIG_INPUT) += drivers/input/inputdrv.o
DRIVERS-$(CONFIG_I2O) += drivers/message/i2o/i2o.o
DRIVERS-$(CONFIG_IRDA) += drivers/net/irda/irda.o
DRIVERS-$(CONFIG_I2C) += drivers/i2c/i2c.o
DRIVERS-$(CONFIG_PHONE) += drivers/telephony/telephony.o
DRIVERS-$(CONFIG_MD) += drivers/md/mddev.o
DRIVERS-$(CONFIG_BLUEZ) += drivers/bluetooth/bluetooth.o
DRIVERS-$(CONFIG_HOTPLUG_PCI) += drivers/hotplug/vmlinux-obj.o

DRIVERS := $(DRIVERS-y)

vmlinux: include/linux/version.h $(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
$(NM) vmlinux | grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aUw] \)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)' | sort > System.map
}
|-> $(CORE_FILES) (内核文件)
|-> $(DRIVERS) (驱动程序)
|-> $(NETWORKS) (网络功能)
|-> $(LIBS) (库文件)

##########################################################
make install

zImage (Makefile; > arch/i386/Makefile;-> arch/i386/boot/Makefile BOOTIMAGE=bzImage install;)
{
(arch/i386/Makefile)
KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)
KERNELPATH=kernel-$(shell echo $(KERNELRELEASE) | sed -e "s/-//g")

install: $(CONFIGURE) $(BOOTIMAGE)
sh -x ./install.sh $(KERNELRELEASE) $(BOOTIMAGE) $(TOPDIR)/System.map "$(INSTALL_PATH)"
}
|-> $(BOOTIMAGE)
|-- $(CONFIGURE)
|-- vmlinux