Linux 2.6内核Makefile浅析

1 概述

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）。
• .config：内核配置文件（一般由make menuconfig生成）。
• arch/$(ARCH)/Makefile：目标处理器的Makefile。
• 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。）

2 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/

         当CONFIG_EXT2_FS为y或m时，kbuild系统会在ext2目录中调用make命令（也即调用ext2目录中的Makefile）

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

2.3.1 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。

2.3.2 subdir-ccflags-y、subdir-asflags-y

这两个变量作用于当前Makefile及其所有子目录。

2.3.2 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)

         $(src)指向当前Makefie所在目录的相对路径。$(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

 

（注：本文所述内容来自kernel-2.6.30/Documentation/kbuild/makefiles.txt，适用于Linux 2.6内核）

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。
Linux内核Makefile分类
·        Kernel Makefile 
Kernel Makefile位于Linux内核源代码的顶层目录，也叫 Top Makefile。它主要用于指定编译Linux Kernel目标文件（vmlinux）和模块（module）。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。
·         Kbuild Makefile 
Kbuild系统使用Kbuild Makefile来编译内核或模块。当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。
·         ARCH Makefile 
ARCH Makefile位于ARCH/$(ARCH)/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。
Kbuild Makefile
    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。 而且如果“Makefile”和“Kbuild”文件同时存在，则Kbuild系统会使用“Kbuild”文件。
·         目标定义 
Kbuild Makefile的一个最主要功能就是指定编译什么，这个功能是通过下面两个对象指定的obj-?和xxx-objs：
·         obj-?
obj-?指定编译什么，怎么编译？其中的“?”可能是“y”或“m”，“y”指定把对象编译进内核中，“m”指定把对象编译为模块。语法如下;
    obj-? = $(target).o
target为编译对象的名字。如果没有指定xxx-objs，这编译这个对象需要的源文件就是$(target).c或$(target).s。如果指 定了$(target)-objs，则编译这个对象需要的源文件由$(target)-objs指定，并且不能有$(target).c 或$(target).s文件。
·         xxx-objs 
xxx-objs指定了编译对象需要的文件，一般只有在源文件是多个时才需要它。
只要包含了这两行，Kbuild Makefile就应该可以工作了。
·         嵌套编译 
有时一个对象可能嵌入到另一个对象的目录下，那个如何编译子目录下的对象呢?其实很简单，只要指定obj_?的对象为子目录的名字就可以了：
obj-? = $(sub_target)/
其中“?”可以是“y”或“m”，$(sub_target)是子目录名字。
·         编译器选项 
尽管在大多数情况下不需要指定编译器选项，有时我们还是需要指定一些编译选项的。
·         ccflags-y, asflags-y and ldflags-y 
这些编译选项用于指定cc、as和ld的编译选项
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 $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules
我们可以把这个命令集成到Makefile里，这样我们就可以只输入“make”命令就可以了。回想上一章的那个Makefile，它把Normal Makefile 和Kbuild  Makefile集成到一个文件中了。为了区别Kbuild Makefile 和Normal Makefile，这样我们改写Makefile为如下形式，并且添加Kbuild Makefile - “Kbuild”。
##Makefile
ifneq ($(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
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
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。