第一章 Makefile快速浏览
本阅读笔记基于linux-2.4.18-rmk6-swl6内核。大家先大概浏览一下内核源代码中几个重要Makefile文件,便于后续的理解。
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1, 顶层Makefile
2,arch/arm/Makefile
3, arch/arm/vmlinux.lds 或者arch/arm/vmlinux-armv.lds.in
4, arch/arm/boot/Makefile
5,arch/arm/boot/compressed/Makefile
6, arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds 或者 arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in
一.顶层Makefile
在源代码根目录中,打开顶层的Makefile文件。
可以看到:
<!--[if !supportLists]-->1, <!--[endif]-->定义了ARCH=arm
2,交叉编译器前缀 CROSS_COMPILE = arm-linux-。以及工具集,如as,ld,cc 等。
3,在248行中可看到:
248 include arch/$(ARCH)/Makefile
260 vmlinux: include/linux/version.h $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs
261 $(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o \
262 --start-group \
263 $(CORE_FILES) \
264 $(DRIVERS) \
265 $(NETWORKS) \
266 $(LIBS) \
267 --end-group \
268 -o vmlinux
269 $(NM) vmlinux | grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aUw] \)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)' | sort > System.map
503 include Rules.make
在248行包含了与结构有关的arch/arm/Makefile。当使用make zImage命令时,实际上要到arch/arm/Makefile寻找zImage目标。
在260~268行定义了vmlinux是如何生成的:
Vmlinux = $(HEAD)+init/main.o+init/version.o+其它核心文件+驱动+网络+库。
在269行中,生成了系统的符号表文件System.map
在503行中包含了一些通用的编译规则 Rules.make
二,arch/arm/Makefile
63 ifeq ($(CONFIG_CPU_32),y)
64 PROCESSOR = armv
65 TEXTADDR = 0xC0008000
66 LDSCRIPT = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in
67 endif
120 ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
121 MACHINE = s3c2410
122 endif
172 HEAD := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o \
173 arch/arm/kernel/init_task.o
196 MAKEBOOT = $(MAKE) -C arch/$(ARCH)/boot
219 bzImage zImage zinstall Image bootpImage install: vmlinux
220 @$(MAKEBOOT) $@
简要分析:
1,armv是32位,armo是26位。
2,TEXTADDR为非压缩内核的虚拟地址,即非压缩内核的所有标号值都以0xC0008000开始。对于32位的ARM,不管是物理地址,还是虚拟地址,它的地址总线最大宽度都是32位,即可寻址范围4G。但是实际的物理内存是很少的,为了充分利用32位的地址空间,就必须使用虚拟地址。MMU可将虚拟地址映射到实际的物理内存中。linux是这样分配虚拟地址空间的:内核占1G+用户空间3G。内核代码的地址范围从0xC0008000到0xFFFFFFFF;0xC0000000到0xC0008000用于存放MMU的页表。
3,LDSCRIPT用于生成vmlinux.lds文件。Ld连接程序使用该文件来创建内核。
详见arch/arm/vmlinux.lds或arch/arm/vmlinux-armv.lds.in。 分析这两个文件,可以知道非压缩的内核最开始执行的是".text.init"段的入口。该入口在head-armv.S的".text.init"段中定义
4,在172行定义了HEAD:
HEAD= head-armv.o + init_task.o
所以,我们得到了vmlinux这个非压缩的内核镜像:
Vmlinux = head-armv.o+init_task+init/main.o+init/version.o+核心+驱动+网络+库。
另外有个非常重要的地方需注意,即vmlinux中使用虚拟地址,而非物理地址。其中所有指令的地址都从0xc0008000开始。但是由于head-armv.S文件开始部分是位置无关的,所以直接跳到内核所在物理地址也能正常运行。随后我们会分析head-armv.S文件,看看内核是如何平缓切换到MMU模式下的,在MMU开启后,内核就运行在虚拟地址上。
5,在219行中,zImage是压缩的内核镜像,其依赖于vmlinux(即非压缩的vmlinux),并由196行的MAKEBOOT命令生成。如何生成zImage,请看下文的arch/arm/boot/Makefile分析.
三,arch/arm/boot/Makefile和arch/arm/boot/compressed/Makefile:
arch/arm/boot/Makefile原文摘要:
11 SYSTEM =$(TOPDIR)/vmlinux
35 ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
36 ZTEXTADDR = 0x30f00000
37 ZRELADDR = 0x30008000
38 endif
123 zImage: $(CONFIGURE) compressed/vmlinux
124 $(OBJCOPY) -O binary -R .note -R .comment -S compressed/vmlinux $@
129 compressed/vmlinux: $(TOPDIR)/vmlinux dep
130 @$(MAKE) -C compressed vmlinux
显然SYSTEM即代表了前文提到的非压缩内核镜像文件。
ZTEXTADDR:非压缩内核的加载(物理)地址。
ZREALADDR:非压缩内核的运行地址,也是个物理地址。
由123行可知,zImage是由compressed/vmlinux得到的。
注意,该vmlinux并非前文所指的"非压缩内核镜像vmlinux"。
而129行中,compressed/vmlinux由compressed目录下的makefile (vmlinux目标)生成(见130行命令)。
请看compressed目录下的Makefile。
arch/arm/boot/compressed/Makefile原文摘要:
10 HEAD = head.o
11 OBJS = misc.o
14 ZLDFLAGS = -p -X -T vmlinux.lds
36 ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
37 OBJS += head-s3c2410.o
38 endif
72 SEDFLAGS = s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;s/BSS_START/$(ZBSSADDR)/
78 vmlinux: $(HEAD) $(OBJS) piggy.o vmlinux.lds
79 $(LD) $(ZLDFLAGS) $(HEAD) $(OBJS) piggy.o $(LIBGCC) -o vmlinux
84 piggy.o: $(SYSTEM)
85 $(OBJCOPY) -O binary -R .note -R .comment -S $(SYSTEM) piggy
86 gzip $(GZFLAGS) < piggy > piggy.gz
87 $(LD) -r -o $@ -b binary piggy.gz
88 rm -f piggy piggy.gz
93 vmlinux.lds: vmlinux.lds.in Makefile $(TOPDIR)/arch/$(ARCH)/boot/Makefile $(TOPDIR)/.config
94 @sed "$(SEDFLAGS)" < vmlinux.lds.in > $@
首先来看10~38行,以及78-79行:对于s3c2410的开发板
Compressed/vmlinux=HEAD+OBJS+piggy.o
=head.o+head-s3c2410.o+misc.o+piggy.o
继续往下84-87行,分析得出,piggy.o其实是经过gzip压缩的vmlinux(请看上文提到的SYSTEM变量定义)。Misc.o包含了解压函数decompressed_kernel。
Ld是如何组合这些目标文件的,那就要查ZLDFLAGS标志了:显然,是根据compressed目录下的vmlinux.lds文件组织的。
而vmlinux.lds是在93-94行生成的: sed命令,按照SEDFLAGS,替换vmlinux.Lds.in 里面的相关字符。即:TEXT_START= ZTEXTADDR;LOAD_ADDR= ZRELADDR;BSS_START= ZBSSADDR,
最后生成了vmlinux.lds文件。在vmlinux.lds文件中我们发现LOAD_ADDR是等于0x30008000的。
四,本章总结
1,zImage的组成总结
1)SYSTEM=$(TOPDIR)/vmlinux
= head-armv.o+init_task.o+init/main.o+init/version.o+核心+驱动+网络+库.
Ld链接文件arch/arm/vmlinux.lds
2)Piggy.o=gzip压缩的SYSTEM
3)compressed/vmlinux=head.o+head-s3c2410.o+misc.o+piggy.o
Ld链接文件arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds
4)zImage=compressed/vmlinux
2,入口总结
1)压缩内核zImage的入口: head.S文件中start。
执行完head.S和head-s3c2410.S 中的".start"段 后,返回执行head.S 的".text"段
2)非压缩内核vmlinux的入口:head-armv.S中的stext 入口
3),在我的blog上建立了本书的讨论主题,http://eesdn.cn/blog.阅读过程中的FAQ可以在这里找到.
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该用户于2008/12/14 9:12:38编辑过该文章
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