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【转】Linux内核配置文件之解读Makefile

一、Makefile 初探
  
  Linux的内核配置文件有两个,一个是隐含的.config文件,嵌入到主Makefile中;另一个是include/linux/autoconf.h,嵌入到各个c源文件中,它们由make config、make menuconfig、make xconfig这些过程创建。
  
  几乎所有的源文件都会通过linux/config.h而嵌入autoconf.h,如果按照通常方法建立文件依赖关系(.depend),只要更新过autoconf.h,就会造成所有源代码的重新编绎。
  
  为了优化make过程,减少不必要的重新编绎,Linux开发了专用的mkdep工具,用它来取代gcc来生成.depend文件。mkdep在处理源文件时,忽略linux/config.h这样的头文件,识别源文件宏指令中具有"CONFIG_"特征的行。
  
  例如,如果有"#ifdef CONFIG_SMP"这样的行,它就会在.depend文件中输出$(wildcard /usr/src/linux/include/config/smp.h)。
  
  include/config/下的文件是另一个工具split-include从autoconf.h中生成,它利用autoconf.h中的CONFIG_标记,生成与mkdep相对应的文件。例如,如果autoconf.h中有"#undef CONFIG_SMP"这一行,它就生成include/config/smp.h文件,内容为"#undef CONFIG_SMP"。这些文件名只在.depend文件中出现,内核源文件是不会嵌入它们的。
  
  每配置一次内核,运行split-include一次。split-include会检查旧的子文件的内容,确定是不是要更新它们。这样,不管autoconf.h修改日期如何,只要其配置不变,make就不会重新编绎内核。
  
  如果系统的编绎选项发生了变化,Linux也能进行增量编绎。为了做到这一点,make每编绎一个源文件时生成一个flags文件。例如编绎sched.c时,会在相同的目录下生成隐含的.sched.o.flags文件。它是Makefile的一个片断,当make进入某个子目录编绎时,会搜索其中的flags文件,将它们嵌入到Makefile中。
  
  这些flags代码测试当前的编绎选项与原来的是不是相同,如果相同,就将自已对应的目标文件加入FILES_FLAGS_UP_TO_DATE列表,然后,系统从编绎对象表中删除它们,得到FILES_FLAGS_CHANGED列表,最后,将它们设为目标进行更新。
  
  下一步准备逐步深入的剖析Makefile代码。
  
  二、Makefile解读: sub-make
  
  Linux各级内核源代码的子目录下都有Makefile,大多数Makefile要嵌入主目录下的Rule.make,Rule.make将识别各个Makefile中所定义的一些变量。变量obj-y表示需要编绎到内核中的目标文件名集合,定义O_TARGET表示将obj-y连接为一个O_TARGET名称的目标文件,定义L_TARGET表示将obj-y合并为一个L_TARGET名称的库文件。同样obj-m表示需要编绎成模块的目标文件名集合。
  
  如果还需进行子目录make,则需要定义subdir-y和subdir-m。在Makefile中,用"obj-$(CONFIG_BINFMT_ELF) += binfmt_elf.o"和"subdir-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2"这种形式自动为obj-y、obj-m、subdir-y、subdir-m添加文件名。有时,情况没有这么单纯,还需要使用条件语句个别对待。Makefile中还有其它一些变量,如mod-subdirs定义了subdir-m以外的所有模块子目录。
  
  Rules.make是如何使make进入子目录的呢?
  
  先来看subdir-y是如何处理的,在Rules.make中,先对subdir-y中的每一个文件名加上前缀"_subdir_"再进行排序生成subdir-list集合,再以它作为目标集,对其中每一个目标产生一个子make,同时将目标名的前缀去掉得到子目录名,作为子make的起始目录参数。subdir-m与subdir-y类似,但情况稍微复杂一些。
  
  由于subdir-y中可能有模块定义,因此利用mod-subdirs变量将subdir-y中模块目录提取出来,再与subdir-m合成一个大的MOD_SUB_DIRS集合。subdir-m的目标所用的前缀是"_modsubdir_"。
  
  一点说明,子目录中的Makefile与Rules.make都没有嵌入.config文件,它是通过主Makefile向下传递MAKEFILES变量完成的。MAKEFILES是make自已识别的一个变量,在执行新的Makefile之前,make会首先加载MAKEFILES所指的文件。在主Makefile中它即指向.config。
  
  三、模块的版本化处理
  
  模块的版本化是内核与模块接口之间进行严格类型匹配的一种方法。当内核配置了CONFIG_MODVERSIONS之后,make dep操作会在include/linux/modules/目录下为各级Makefile中export-objs变量所对应的源文件生成扩展名为.ver的文件。
  
  例如对于kernel/ksyms.c,make用以下命令生成对应的ksyms.ver:
  
  gcc -E -D__KERNEL__
  -D__GENKSYMS__ ksyms.c
  | /sbin/genksyms -k 2.4.1
  > ksyms.ver
  
  -D__GENKSYMS__的作用是使ksyms.c中的EXPORT_SYMBOL宏不进行扩展。genksyms命令识别EXPORT_SYMBOL()中的函数名和对应的原型,再根据其原型计算出该函数的版本号。例如ksyms.c中有一行:
  
  EXPORT_SYMBOL(kmalloc);
  
  kmalloc原型是:
  
  void *kmalloc(size_t, int);
  
  genksyms程序对应的输出为:
  
  #define __ver_kmalloc 93d4cfe6
  #define kmalloc _set_ver(kmalloc)
  
  在内核符号表和模块中,kmalloc将变成kmalloc_R93d4cfe6。在生成完所有的.ver文件后,make将重建include/linux/modversions.h文件,它包含一系列#include指令行嵌入各个.ver文件。
  
  在编绎内核本身export-objs中的文件时,make会增加一个"-DEXPORT_SYMTAB"编绎标志,它使源文件嵌入modversions.h文件,将EXPORT_SYMBOL宏展开中的函数名字符串进行版本名扩展;同时,它也定义_set_ver()宏为一空操作,使代码中的函数名不受其影响。
  
  在编绎模块时,make会增加"-include=linux/modversion.h -DMODVERSIONS"编绎标志,使模块中代码的函数名得到相应版本扩展。
  
  由于生成.ver文件比较费时,make还为每个.ver创建了一个后缀为.stamp时戳文件。在make dep时,如果其.stamp文件比源文件旧才重新生成.ver文件,否则只是更新.stamp文件时戳。另外,在生成.ver和modversions.h文件时,make都会比较新文件和旧文件的内容,保持它们修改时间为最旧。
  
  四、Rules.make的注释
  
  [code:1:974578564b]
  #
  # This file contains rules which are shared between multiple Makefiles.
  #
  
  #
  # False targets.
  #
  #
  .PHONY: dummy
  
  #
  # Special variables which should not be exported
  #
  # 取消这些变量通过环境向make子进程传递。
  unexport EXTRA_AFLAGS
  # as 的开关
  unexport EXTRA_CFLAGS
  # cc 的开关
  unexport EXTRA_LDFLAGS
  # ld 的开关
  unexport EXTRA_ARFLAGS
  # ar 的开关
  unexport SUBDIRS
  #
  unexport SUB_DIRS
  # 编绎内核需进入的子目录,
  等于subdir-y
  unexport ALL_SUB_DIRS
  # 所有的子目录
  unexport MOD_SUB_DIRS
  # 编绎模块需进入的子目录
  unexport O_TARGET
  # ld合并的输出对象
  unexport ALL_MOBJS
  # 所有的模块名
  
  unexport obj-y
  # 编绎成内核的文件集
  unexport obj-m
  # 编绎成模块的文件集
  unexport obj-n
  #
  unexport obj-
  #
  unexport export-objs
  # 需进行版本处理的文件集
  unexport subdir-y
  # 编绎内核所需进入的子目录
  unexport subdir-m
  # 编绎模块所需进入的子目录
  unexport subdir-n
  unexport subdir-
  
  #
  # Get things started.
  #
  first_rule: sub_dirs
  $(MAKE) all_targets
  # 在内核编绎子目录中过滤出
  可以作为模块的子目录。
  both-m
  := $(filter $(mod-subdirs),
  $(subdir-y))
  SUB_DIRS := $(subdir-y)
  # 求出总模块子目录
  MOD_SUB_DIRS :=
  $(sort $(subdir-m)
  $(both-m))
  # 求出总子目录
  ALL_SUB_DIRS := $(sort
  $(subdir-y) $(subdir-m)
  $(subdir-n) $(subdir-))
  #
  # Common rules
  #
  # 将c文件编绎成汇编文件的规则,
  $@为目标对象。
  %.s: %.c
  $(CC) $(CFLAGS)
  $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@)
  -S $< -o $@
  # 将c文件生成预处理文件的规则。
  %.i: %.c
  $(CPP) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)
  $(CFLAGS_$@) $< > $@
  # 将c文件编绎成目标文件的规则,
  $<为第一个所依赖的对象;
  #
  在目标文件的目录下生成flags文件,
  strip删除多余的空格,
  subst将逗号替换成冒号
  。
  %.o: %.c
  $(CC) $(CFLAGS)
  $(EXTRA_CFLAGS)
  $(CFLAGS_$@) -c -o $@ $<
  @ (   echo 'ifeq
   ($(strip $(subst $(comma),:,
   $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)
  $(CFLAGS_$@))),
  $$(strip $$(subst
  $$(comma),:,$$(CFLAGS)
  $$(EXTRA_CFLAGS)
  $$(CFLAGS_$@))))' ;   echo '
   FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ;
     echo '
   endif'
   ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags
  # 汇编文件生成目标文件的规则。
  %.o: %.s
  $(AS) $(AFLAGS)
  $(EXTRA_CFLAGS) -o $@ $<
  
  # Old makefiles define
  their own rules for c

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