Linux 内核顶层Makefile 详解

前几章我们重点讲解了如何移植uboot 到I.MX6U-ALPHA 开发板上，从本章开始我们就开始学习如何移植Linux 内核。同uboot 一样，在具体移植之前，我们先来学习一下Linux 内核的顶层Makefile 文件，因为顶层Makefile 控制着Linux 内核的编译流程。

Linux 内核获取

关于Linux 的起源以及发展历史，这里就不啰嗦了，网上相关的介绍太多了！即使写到这里也只是水一下教程页数而已，没有任何实际的意义。有限的时间还是放到有意义的事情上吧，Linux 由Linux 基金会管理与发布，Linux 官网为https://www.kernel.org，所以你想获取最新的Linux 版本就可以在这个网站上下载，网站界面如图35.1.1 所示：

图35.1.1 linux 官网
从图35.1.1 可以看出最新的稳定版Linux 已经到了5.1.4，大家没必要追新，因为4.x 版本的Linux 和5.x 版本没有本质上的区别，5.x 更多的是加入了一些新的平台、新的外设驱动而已。
NXP 会从https://www.kernel.org 下载某个版本的Linux 内核，然后将其移植到自己的CPU上，测试成功以后就会将其开放给NXP 的CPU 开发者。开发者下载NXP 提供的Linux 内核，然后将其移植到自己的产品上。本章的移植我们就使用NXP 提供的Linux 源码，NXP 提供Linux源码已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘->1、例程源码->4、NXP 官方原版Uboot和Linux-> linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

Linux 内核初次编译

编译内核之前需要先在ubuntu 上安装lzop 库，否则内核编译会失败！命令如下：

sudo apt-get install lzop

先看一下如何编译Linux 源码，这里编译I.MX6U-ALPHA 开发板移植好的Linux 源码，已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘->1、例程源码-> 3、正点原子Uboot 和Linux 出厂源码-> linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2，注意，正点原子出厂系统在不断的更新，因此压缩包的名字可能不同，一切以实际为准！
在Ubuntu 中新建名为“alientek_linux ”的文件夹，然后将linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2 这个压缩包拷贝到前面新建的alientek_linux 文件夹中并解压，命令如下：

tar -vxjf linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2

解压完成以后的Linux 源码根目录如图35.2.1 所示：

图35.2.1 正点原子提供的Linux 源码根目录
以EMMC 核心板为例，讲解一下如何编译出对应的Linux 镜像文件。新建名为“mx6ull_alientek_emmc.sh”的shell 脚本，然后在这个shell 脚本里面输入如下所示内容：

示例代码35.2.1 mx6ull_alientek_emmc.sh 文件内容
1 #!/bin/sh
2 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
3 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
4 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
5 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

使用chmod 给予mx6ull_alientek_emmc.sh 可执行权限，然后运行此shell 脚本，命令如下：

./mx6ull_alientek_emmc.sh

编译的时候会弹出Linux 图形配置界面，如图35.2.2 所示：

图35.2.2 Linux 图形配置界面
Linux 的图行界面配置和uboot 是一样的，这里我们不需要做任何的配置，直接按两下ESC键退出，退出图形界面以后会自动开始编译Linux。等待编译完成，完成以后如图35.2.3 所示：

图35.2.3 Linux 编译完成
编译完成以后就会在arch/arm/boot 这个目录下生成一个叫做zImage 的文件，zImage 就是我们要用的Linux 镜像文件。另外也会在arch/arm/boot/dts 下生成很多.dtb 文件，这些.dtb 就是设备树文件。
编译Linux 内核的时候可能会提示“recipe for target ‘arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo’failed”，如图35.2.4 所示：

图35.2.4 lzop 未找到
图35.2.4 中的错误提示lzop 未找到，原因是没有安装lzop 库，输入如下命令安装lzop 库即可解决：

sudo apt-get install lzop

lzop 库安装完成以后在重新编译一下Linux 内核即可。
看一下编译脚本mx6ull_alientek_emmc.sh 的内容，文件内容如下：

示例代码35.2.2 mx6ull_alientek_emmc.sh 文件内容
1 #!/bin/sh
2 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
3 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
4 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
5 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

第2 行，执行“make distclean”，清理工程，所以mx6ull_alientek_emmc.sh 每次都会清理一下工程。如果通过图形界面配置了Linux，但是还没保存新的配置文件，那么就要慎重使用mx6ull_alientek_emmc.sh 编译脚本了，因为它会把你的配置信息都删除掉！
第3 行，执行“make xxx_defconfig”，配置工程。
第4 行，执行“make menuconfig”，打开图形配置界面，对Linux 进行配置，如果不想每次编译都打开图形配置界面的话可以将这一行删除掉。
第5 行，执行“make”，编译Linux 源码。
可以看出，Linux 的编译过程基本和uboot 一样，都要先执行“make xxx_defconfig”来配置一下，然后在执行“make”进行编译。如果需要使用图形界面配置的话就执行“make menuconfig”。

Linux 工程目录分析

将正点原子提供的Linux 源码进行解压，解压完成以后的目录如图35.3.1 所示：

图35.3.1 未编译的Linux 源码目录
图35.3.1 就是正点原子提供的未编译的Linux 源码目录文件，我们在分析Linux 之前一定要先在Ubuntu 中编译一下Linux，因为编译过程会生成一些文件，而生成的这些恰恰是分析Linux 不可或缺的文件。编译完成以后使用tar 压缩命令对其进行压缩并使用Filezilla 软件将压缩后的uboot 源码拷贝到Windows 下。
编译后的Linux 目录如图35.3.2 所示：

图35.3.2 编译后的Linux 目录
图35.3.2 中重要的文件夹或文件的含义见表35.3.1 所示：


表35.3.1 中的很多文件夹和文件我们都不需要去关心，我们要关注的文件夹或文件如下：
1、arch 目录
这个目录是和架构有关的目录，比如arm、arm64、avr32、x86 等等架构。每种架构都对应一个目录，在这些目录中又有很多子目录，比如boot、common、configs 等等，以arch/arm 为例，其子目录如图35.3.3 所示：

图35.3.3 arch/arm 子目录
图35.3.3 是arch/arm 的一部分子目录，这些子目录用于控制系统引导、系统调用、动态调频、主频设置等。arch/arm/configs 目录是不同平台的默认配置文件：xxx_defconfig，如图35.3.4所示：

图35.3.4 配置文件
在arch/arm/configs 中就包含有I.MX6U-ALPHA 开发板的默认配置文件：imx_v7_defconfig,执行“make imx_v7_defconfig”即可完成配置。arch/arm/boot/dts 目录里面是对应开发平台的设备树文件，正点原子I.MX6U-ALPHA 开发板对应的设备树文件如图35.3.5 所示：

图35.3.5 正点原子I.MX6U 开发板对应的设备树
arch/arm/boot 目录下会保存编译出来的Image 和zImage 镜像文件，而zImage 就是我们要用的linux 镜像文件。
arch/arm/mach-xxx 目录分别为相应平台的驱动和初始化文件，比如mach-imx 目录里面就是I.MX 系列CPU 的驱动和初始化文件。
2、block 目录
block 是Linux 下块设备目录，像SD 卡、EMMC、NAND、硬盘等存储设备就属于块设备，block 目录中存放着管理块设备的相关文件。
3、crypto 目录
crypto 目录里面存放着加密文件，比如常见的crc、crc32、md4、md5、hash 等加密算法。
4、Documentation 目录
此目录里面存放着Linux 相关的文档，如果要想了解Linux 某个功能模块或驱动架构的功能，就可以在Documentation 目录中查找有没有对应的文档。
5、drivers 目录
驱动目录文件，此目录根据驱动类型的不同，分门别类进行整理，比如drivers/i2c 就是I2C相关驱动目录，drivers/gpio 就是GPIO 相关的驱动目录，这是我们学习的重点。
6、firmware 目录
此目录用于存放固件。
7、fs 目录
此目录存放文件系统，比如fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs 等，分别是ext2、ext4 和f2fs 等文件系统。

8、include 目录
头文件目录。
9、init 目录
此目录存放Linux 内核启动的时候初始化代码。
10、ipc 目录
IPC 为进程间通信，ipc 目录是进程间通信的具体实现代码。
11、kernel 目录
Linux 内核代码。
12、lib 目录
lib 是库的意思，lib 目录都是一些公用的库函。
13、mm 目录
此目录存放内存管理相关代码。
14、net 目录
此目录存放网络相关代码。
15、samples 目录
此目录存放一些示例代码文件。
16、scripts 目录
脚本目录，Linux 编译的时候会用到很多脚本文件，这些脚本文件就保存在此目录中。
17、security 目录
此目录存放安全相关的文件。
18、sound 目录
此目录存放音频相关驱动文件，音频驱动文件并没有存放到drivers 目录中，而是单独的目录。
19、tools 目录
此目录存放一些编译的时候使用到的工具。
20、usr 目录
此目录存放与initramfs 有关的代码。
21、virt 目录
此目录存放虚拟机相关文件。
22、.config 文件
跟uboot 一样，.config 保存着Linux 最终的配置信息，编译Linux 的时候会读取此文件中的配置信息。最终根据配置信息来选择编译Linux 哪些模块，哪些功能。
23、Kbuild 文件
有些Makefile 会读取此文件。
24、Kconfig 文件
图形化配置界面的配置文件。
25、Makefile 文件
Linux 顶层Makefile 文件，建议好好阅读一下此文件。
26、README 文件
此文件详细讲解了如何编译Linux 源码，以及Linux 源码的目录信息，建议仔细阅读一下此文件。
关于Linux 源码目录就分析到这里，接下来分析一下Linux 的顶层Makefile。

VSCode 工程创建

在分析Linux 的顶层Makefile 之前，先创建VSCode 工程，创建过程和uboot 一样。创建好以后将文件.vscode/settings.json 改为如下所示内容：

示例代码35.4.1 settings.json 文件内容
1 {
2 "search.exclude": {
3 "**/node_modules": true,
4 "**/bower_components": true,
5 "**/*.o":true,
6 "**/*.su":true,
7 "**/*.cmd":true,
8 "Documentation":true,
9
10 /* 屏蔽不用的架构相关的文件*/
11 "arch/alpha":true,
12 "arch/arc":true,
13 "arch/arm64":true,
14 "arch/avr32":true,
15 "arch/[b-z]*":true,
16 "arch/arm/plat*":true,
17 "arch/arm/mach-[a-h]*":true,
18 "arch/arm/mach-[n-z]*":true,
19 "arch/arm/mach-i[n-z]*":true,
20 "arch/arm/mach-m[e-v]*":true,
21 "arch/arm/mach-k*":true,
22 "arch/arm/mach-l*":true,
23
24 /* 屏蔽排除不用的配置文件*/
25 "arch/arm/configs/[a-h]*":true,
26 "arch/arm/configs/[j-z]*":true,
27 "arch/arm/configs/imo*":true,
28 "arch/arm/configs/in*":true,
29 "arch/arm/configs/io*":true,
30 "arch/arm/configs/ix*":true,
31
32 /* 屏蔽掉不用的DTB文件*/
33 "arch/arm/boot/dts/[a-h]*":true,
34 "arch/arm/boot/dts/[k-z]*":true,
35 "arch/arm/boot/dts/in*":true,
36 "arch/arm/boot/dts/imx1*":true,
37 "arch/arm/boot/dts/imx7*":true,
38 "arch/arm/boot/dts/imx2*":true,
39 "arch/arm/boot/dts/imx3*":true,
40 "arch/arm/boot/dts/imx5*":true,
41 "arch/arm/boot/dts/imx6d*":true,
42 "arch/arm/boot/dts/imx6q*":true,
43 "arch/arm/boot/dts/imx6s*":true,
44 "arch/arm/boot/dts/imx6ul-*":true,
45 "arch/arm/boot/dts/imx6ull-9x9*":true,
46 "arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-ddr*":true,
47 },
48 "files.exclude": {
49 "**/.git": true,
50 "**/.svn": true,
51 "**/.hg": true,
52 "**/CVS": true,
53 "**/.DS_Store": true,
54 "**/*.o":true,
55 "**/*.su":true,
56 "**/*.cmd":true,
57 "Documentation":true,
58
59 /* 屏蔽不用的架构相关的文件*/
60 "arch/alpha":true,
61 "arch/arc":true,
62 "arch/arm64":true,
63 "arch/avr32":true,
64 "arch/[b-z]*":true,
65 "arch/arm/plat*":true,
66 "arch/arm/mach-[a-h]*":true,
67 "arch/arm/mach-[n-z]*":true,
68 "arch/arm/mach-i[n-z]*":true,
69 "arch/arm/mach-m[e-v]*":true,
70 "arch/arm/mach-k*":true,
71 "arch/arm/mach-l*":true,
72
73 /* 屏蔽排除不用的配置文件*/
74 "arch/arm/configs/[a-h]*":true,
75 "arch/arm/configs/[j-z]*":true,
76 "arch/arm/configs/imo*":true,
77 "arch/arm/configs/in*":true,
78 "arch/arm/configs/io*":true,
79 "arch/arm/configs/ix*":true,
80
81 /* 屏蔽掉不用的DTB文件*/
82 "arch/arm/boot/dts/[a-h]*":true,
83 "arch/arm/boot/dts/[k-z]*":true,
84 "arch/arm/boot/dts/in*":true,
85 "arch/arm/boot/dts/imx1*":true,
86 "arch/arm/boot/dts/imx7*":true,
87 "arch/arm/boot/dts/imx2*":true,
88 "arch/arm/boot/dts/imx3*":true,
89 "arch/arm/boot/dts/imx5*":true,
90 "arch/arm/boot/dts/imx6d*":true,
91 "arch/arm/boot/dts/imx6q*":true,
92 "arch/arm/boot/dts/imx6s*":true,
93 "arch/arm/boot/dts/imx6ul-*":true,
94 "arch/arm/boot/dts/imx6ull-9x9*":true,
95 "arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-ddr*":true,
96 }
97 }

创建好VSCode 工程以后就可以开始分析Linux 的顶层Makefile 了。

顶层Makefile 详解

Linux 的顶层Makefile 和uboot 的顶层Makefile 非常相似，因为uboot 参考了Linux，前602行几乎一样，所以前面部分我们大致看一下就行了。
1、版本号
顶层Makefile 一开始就是Linux 内核的版本号，如下所示：

示例代码35.5.1 顶层Makefile 代码段
1 VERSION = 4
2 PATCHLEVEL = 1
3 SUBLEVEL = 15
4 EXTRAVERSION =

可以看出，Linux 内核版本号为4.1.15。
2、MAKEFLAGS 变量
MAKEFLAGS 变量设置如下所示：

示例代码35.5.2 顶层Makefile 代码段
16 MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)

3、命令输出
Linux 编译的时候也可以通过“V=1”来输出完整的命令，这个和uboot 一样，相关代码如下所示：

示例代码35.5.3 顶层Makefile 代码段
69 ifeq ("$(origin V)", "command line")
70 KBUILD_VERBOSE = $(V)
71 endif
72 ifndef KBUILD_VERBOSE
73 KBUILD_VERBOSE = 0
74 endif
75
76 ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)
77 quiet =
78 Q =
79 else
80 quiet=quiet_
81 Q = @
82 endif

4、静默输出
Linux 编译的时候使用“make -s”就可实现静默编译，编译的时候就不会打印任何的信息，同uboot 一样，相关代码如下：

示例代码35.5.4 顶层Makefile 代码段
87 ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),) # make-4
88 ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),)
89 quiet=silent_
90 endif
91 else # make-3.8x
92 ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),)
93 quiet=silent_
94 endif
95 endif
96
97 export quiet Q KBUILD_VERBOSE

5、设置编译结果输出目录
Linux 编译的时候使用“O=xxx”即可将编译产生的过程文件输出到指定的目录中，相关代码如下：

示例代码35.5.5 顶层Makefile 代码段
116 ifeq ($(KBUILD_SRC),)
117
118 # OK, Make called in directory where kernel src resides
119 # Do we want to locate output files in a separate directory?
120 ifeq ("$(origin O)", "command line")
121 KBUILD_OUTPUT := $(O)
122 endif

6、代码检查
Linux 也支持代码检查，使用命令“make C=1”使能代码检查，检查那些需要重新编译的文件。“make C=2”用于检查所有的源码文件，顶层Makefile 中的代码如下：

示例代码35.5.6 顶层Makefile 代码段
172 ifeq ("$(origin C)", "command line")
173 KBUILD_CHECKSRC = $(C)
174 endif
175 ifndef KBUILD_CHECKSRC
176 KBUILD_CHECKSRC = 0
177 endif

7、模块编译
Linux 允许单独编译某个模块，使用命令“make M=dir”即可，旧语法“make SUBDIRS=dir”也是支持的。顶层Makefile 中的代码如下：

示例代码35.5.7 顶层Makefile 代码段
179 # Use make M=dir to specify directory of external module to build
180 # Old syntax make ... SUBDIRS=$PWD is still supported
181 # Setting the environment variable KBUILD_EXTMOD take precedence
182 ifdef SUBDIRS
183 KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS)
184 endif
185
186 ifeq ("$(origin M)", "command line")
187 KBUILD_EXTMOD := $(M)
188 endif
189
190 # If building an external module we do not care about the all: rule
191 # but instead _all depend on modules
192 PHONY += all
193 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
194 _all: all
195 else
196 _all: modules
197 endif
198
199 ifeq ($(KBUILD_SRC),)
200 # building in the source tree
201 srctree := .
202 else
203 ifeq ($(KBUILD_SRC)/,$(dir $(CURDIR)))
204 # building in a subdirectory of the source tree
205 srctree := ..
206 else
207 srctree := $(KBUILD_SRC)
208 endif
209 endif
210 objtree := .
211 src := $(srctree)
212 obj := $(objtree)
213
214 VPATH := $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD))
215
216 export srctree objtree VPATH

外部模块编译过程和uboot 也一样，最终导出srctree、objtree 和VPATH 这三个变量的值，其中srctree=.，也就是当前目录，objtree 同样为“.”。
8、设置目标架构和交叉编译器
同uboot 一样，Linux 编译的时候需要设置目标板架构ARCH 和交叉编译器CROSS_COMPILE，在顶层Makefile 中代码如下：

示例代码35.5.8 顶层Makefile 代码段
252 ARCH ?= $(SUBARCH)
253 CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

为了方便，一般直接修改顶层Makefile 中的ARCH 和CROSS_COMPILE，直接将其设置为对应的架构和编译器，比如本教程将ARCH 设置为为arm，CROSS_COMPILE 设置为arm-linux-gnueabihf-，如下所示：

示例代码35.5.9 顶层Makefile 代码段
252 ARCH ?= arm
253 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-

设置好以后我们就可以使用如下命令编译Linux 了：

make xxx_defconfig //使用默认配置文件配置Linux
make menuconfig //启动图形化配置界面
make -j16 //编译Linux

9、调用scripts/Kbuild.include 文件
同uboot 一样，Linux 顶层Makefile 也会调用文件scripts/Kbuild.include，顶层Makefile 相应代码如下：

示例代码35.5.10 顶层Makefile 代码段
348 # We need some generic definitions (do not try to remake the file).
349 scripts/Kbuild.include: ;
350 include scripts/Kbuild.include

10、交叉编译工具变量设置
顶层Makefile 中其他和交叉编译器有关的变量设置如下：
示例代码35.5.11 顶层Makefile 代码段

353 AS = $(CROSS_COMPILE)as
354 LD = $(CROSS_COMPILE)ld
355 CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
356 CPP = $(CC) -E
357 AR = $(CROSS_COMPILE)ar
358 NM = $(CROSS_COMPILE)nm
359 STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip
360 OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy
361 OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

LA、LD、CC 等这些都是交叉编译器所使用的工具。
11、头文件路径变量
顶层Makefile 定义了两个变量保存头文件路径：USERINCLUDE 和LINUXINCLUDE，相关代码如下：

示例代码35.5.12 顶层Makefile 代码段
381 USERINCLUDE := \
382 -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include/uapi \
383 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \
384 -I$(srctree)/include/uapi \
385 -Iinclude/generated/uapi \
386 -include $(srctree)/include/linux/kconfig.h
387
388 # Use LINUXINCLUDE when you must reference the include/ directory.
389 # Needed to be compatible with the O= option
390 LINUXINCLUDE := \
391 -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include \
392 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \
393 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated \
394 $(if $(KBUILD_SRC), -I$(srctree)/include) \
395 -Iinclude \
396 $(USERINCLUDE)

第381~386 行是USERINCLUDE 是UAPI 相关的头文件路径，第390~396 行是LINUXINCLUDE 是Linux 内核源码的头文件路径。重点来看一下LINUXINCLUDE，其中srctree=.，hdr-arch=arm，KBUILD_SRC 为空，因此，将USERINCLUDE 和LINUXINCLUDE 展开以后为：

USERINCLUDE := \
-I./arch/arm/include/uapi \
-Iarch/arm/include/generated/uapi \
-I./include/uapi \
-Iinclude/generated/uapi \
-include ./include/linux/kconfig.h
LINUXINCLUDE := \
-I./arch/arm/include \
-Iarch/arm/include/generated/uapi \
-Iarch/arm/include/generated \
-Iinclude \
-I./arch/arm/include/uapi \
-Iarch/arm/include/generated/uapi \
-I./include/uapi \
-Iinclude/generated/uapi \
-include ./include/linux/kconfig.h

12、导出变量
顶层Makefile 会导出很多变量给子Makefile 使用，导出的这些变量如下：

示例代码35.5.13 顶层Makefile 代码段
417 export VERSION PATCHLEVEL SUBLEVEL KERNELRELEASE KERNELVERSION
418 export ARCH SRCARCH CONFIG_SHELL HOSTCC HOSTCFLAGS CROSS_COMPILE AS LD CC
419 export CPP AR NM STRIP OBJCOPY OBJDUMP
420 export MAKE AWK GENKSYMS INSTALLKERNEL PERL PYTHON UTS_MACHINE
421 export HOSTCXX HOSTCXXFLAGS LDFLAGS_MODULE CHECK CHECKFLAGS
422
423 export KBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS LINUXINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS
424 export KBUILD_CFLAGS CFLAGS_KERNEL CFLAGS_MODULE CFLAGS_GCOV CFLAGS_KASAN
425 export KBUILD_AFLAGS AFLAGS_KERNEL AFLAGS_MODULE
426 export KBUILD_AFLAGS_MODULE KBUILD_CFLAGS_MODULE KBUILD_LDFLAGS_MODULE
427 export KBUILD_AFLAGS_KERNEL KBUILD_CFLAGS_KERNEL
428 export KBUILD_ARFLAGS

make xxx_defconfig 过程

第一次编译Linux 之前都要使用“make xxx_defconfig”先配置Linux 内核，在顶层Makefile中有“%config”这个目标，如下所示：

示例代码35.5.1.1 顶层Makefile 代码段
490 config-targets := 0
491 mixed-targets := 0
492 dot-config := 1
493
494 ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)
495 ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)
496 dot-config := 0
497 endif
498 endif
499
500 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
501 ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),)
502 config-targets := 1
503 ifneq ($(words $(MAKECMDGOALS)),1)
504 mixed-targets := 1
505 endif
506 endif
507 endif
508
509 ifeq ($(mixed-targets),1)
510 # =================================================================
511 # We're called with mixed targets (*config and build targets).
512 # Handle them one by one.
513
514 PHONY += $(MAKECMDGOALS) __build_one_by_one
515
516 $(filter-out __build_one_by_one, $(MAKECMDGOALS)): __build_one_by_one
517 @:
518
519 __build_one_by_one:
520 $(Q)set -e; \
521 for i in $(MAKECMDGOALS); do \
522 $(MAKE) -f $(srctree)/Makefile $$i; \
523 done
524
525 else
526 ifeq ($(config-targets),1)
527 # ================================================================
528 # *config targets only - make sure prerequisites are updated, and
529 # descend in scripts/kconfig to make the *config target
530
531 # Read arch specific Makefile to set KBUILD_DEFCONFIG as needed.
532 # KBUILD_DEFCONFIG may point out an alternative default
533 # configuration used for 'make defconfig'
534 include arch/$(SRCARCH)/Makefile
535 export KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG
536
537 config: scripts_basic outputmakefile FORCE
538 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@
539
540 %config: scripts_basic outputmakefile FORCE
541 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@
542
543 else
......
563 endif # KBUILD_EXTMOD

第490~507 行和uboot 一样，都是设置定义变量config-targets、mixed-targets 和dot-config的值，最终这三个变量的值为：

config-targets= 1
mixed-targets= 0
dot-config= 1

因为config-targets=1，因此第534 行~541 行成立。第534 行引用arch/arm/Makefile 这个文件，这个文件很重要，因为zImage、uImage 等这些文件就是由arch/arm/Makefile 来生成的。
第535 行导出变量KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG。
第537 行，没有目标与之匹配，因此不执行。
第540 行，“make xxx_defconfig”与目标“%config”匹配，因此执行。“%config”依赖scripts_basic、outputmakefile 和FORCE，“%config”真正有意义的依赖就只有scripts_basic，scripts_basic 的规则如下：

示例代码35.5.1.2 顶层Makefile 代码段
448 scripts_basic:
449 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
450 $(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

build 定义在文件scripts/Kbuild.include 中，值为build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj，因此将示例代码35.5.1.2 展开就是：

scripts_basic:
@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic //也可以没有@，视配置而定
@rm -f . tmp_quiet_recordmcount //也可以没有@

接着回到示例代码35.5.1.1 的目标“%config”处，内容如下：

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

将命令展开就是：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

Makefile.build 脚本分析

从上一小节可知，“make xxx_defconfig“配置Linux 的时候如下两行命令会执行脚本
scripts/Makefile.build：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic
@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

我们依次来分析一下：
1、scripts_basic 目标对应的命令
scripts_basic 目标对应的命令为：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。打开文件scripts/Makefile.build，有如下代码：

示例代码35.5.2.1 Makefile.build 代码段
41 # The filename Kbuild has precedence over Makefile
42 kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
43 kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
44 include $(kbuild-file)

将kbuild-dir 展开后为：

kbuild-dir=./scripts/basic

将kbuild-file 展开后为：

kbuild-file= ./scripts/basic/Makefile

最后将59 行展开，即：

include ./scripts/basic/Makefile

继续分析scripts/Makefile.build，如下代码：

示例代码35.5.2.2 Makefile.build 代码段
94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
96 $(subdir-ym) $(always)
97 @:

__build 是默认目标，因为命令“@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic”没有指定目标，所以会使用到默认目标__build。在顶层Makefile 中，KBUILD_BUILTIN 为1，KBUILD_MODULES 为空，因此展开后目标__build 为：

__build:$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always)
@:

可以看出目标__build 有5 个依赖：builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym 和always。
这5 个依赖的具体内容如下：

builtin-target =
lib-target =
extra-y =
subdir-ym =
always = scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c

只有always 有效，因此__build 最终为：

__build: scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c
@:

__build 依赖于scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c，所以要先将scripts/basic/fixdep 和
scripts/basic/bin2c.c 这两个文件编译成fixdep 和bin2c。
综上所述，scripts_basic 目标的作用就是编译出scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c 这两个软件。
2、%config 目标对应的命令
%config 目标对应的命令为：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig，此命令会使用到的各个变量值如下：

src= scripts/kconfig
kbuild-dir = ./scripts/kconfig
kbuild-file = ./scripts/kconfig/Makefile
include ./scripts/kconfig/Makefile

可以看出，Makefile.build 会读取scripts/kconfig/Makefile 中的内容，此文件有如下所示内容：

示例代码35.5.2.3 scripts/kconfig/Makefile 代码段
113 %_defconfig: $(obj)/conf
114 $(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

目标%_defconfig 与xxx_defconfig 匹配，所以会执行这条规则，将其展开就是：

%_defconfig: scripts/kconfig/conf
@ scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/arm/configs/%_defconfig Kconfig

%_defconfig 依赖scripts/kconfig/conf，所以会编译scripts/kconfig/conf.c 生成conf 这个软件。
此软件就会将%_defconfig 中的配置输出到.config 文件中，最终生成Linux kernel 根目录下的.config 文件。

make 过程

使用命令“make xxx_defconfig”配置好Linux 内核以后就可以使用“make”或者“make all”命令进行编译。顶层Makefile 有如下代码：

示例代码35.5.3.1 顶层Makefile 代码段
125 PHONY := _all
126 _all:
......
192 PHONY += all
193 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
194 _all: all
195 else
196 _all: modules
197 endif
......
608 all: vmlinux

第126 行，_all 是默认目标，如果使用命令“make”编译Linux 的话此目标就会被匹配。
第193 行，如果KBUILD_EXTMOD 为空的话194 行的代码成立。
第194 行，默认目标_all 依赖all。
第608 行，目标all 依赖vmlinux，所以接下来的重点就是vmlinux！
顶层Makefile 中有如下代码：

示例代码35.5.3.2 顶层Makefile 代码段
904 # Externally visible symbols (used by link-vmlinux.sh)
905 export KBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y)
906 export KBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)
907 export KBUILD_LDS := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
908 export LDFLAGS_vmlinux
909 # used by scripts/pacmage/Makefile
910 export KBUILD_ALLDIRS := $(sort $(filter-out arch/%,$(vmlinux-alldirs)) arch Documentation include samples scripts tools virt)
911
912 vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)
913
914 # Final link of vmlinux
915 cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux)
916 quiet_cmd_link-vmlinux = LINK $@
917
918 # Include targets which we want to
919 # execute if the rest of the kernel build went well.
920 vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE
921 ifdef CONFIG_HEADERS_CHECK
922 $(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile headers_check
923 endif
924 ifdef CONFIG_SAMPLES
925 $(Q)$(MAKE) $(build)=samples
926 endif
927 ifdef CONFIG_BUILD_DOCSRC
928 $(Q)$(MAKE) $(build)=Documentation
929 endif
930 ifdef CONFIG_GDB_SCRIPTS
931 $(Q)ln -fsn `cd $(srctree) && /bin/pwd`/scripts/gdb/vmlinux-gdb.py
932 endif
933 +$(call if_changed,link-vmlinux)

从第920 行可以看出目标vmlinux 依赖scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE。第912 行定义了vmlinux-deps，值为：

vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

第905 行，KBUILD_VMLINUX_INIT= $(head-y) $(init-y)。
第906 行，KBUILD_VMLINUX_MAIN = $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)。第907行，KBUIL{D}_{L}DS=arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds，其中SRCARCH=arm，因
此KBUILD_LDS= arch/arm/kernel/vmlinux.lds。
综上所述，vmlinux 的依赖为：scripts/link-vmlinux.sh、$(head-y)、$(init-y)、$(core-y) 、
$(libs-y)、$ (drivers-y) 、$(net-y)、arch/arm/kernel/vmlinux.lds和FORCE。第933行的命令用于链接生成vmlinux。重点来看一下$ (head-y) 、$ (init-y)、$ (core-y) 、$ (libs-y) 、$ (drivers-y) 和$(net-y)这六个变量的值。

1、head-y
head-y 定义在文件arch/arm/Makefile 中，内容如下：

示例代码35.5.3.3 arch/arm/Makefile 代码段
135 head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o

当不使能MMU 的话MMUEXT=-nommu，如果使能MMU 的话为空，因此head-y 最终的值为：

head-y = arch/arm/kernel/head.o

2、init-y、drivers-y 和net-y
在顶层Makefile 中有如下代码：

示例代码35.5.3.4 顶层Makefile 代码段
558 init-y := init/
559 drivers-y := drivers/ sound/ firmware/
560 net-y := net/
......
896 init-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y))
898 drivers-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y))
899 net-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(net-y))

从示例代码35.5.3.4 可知，init-y、libs-y、drivers-y 和net-y 最终的值为：

init-y = init/built-in.o
drivers-y = drivers/built-in.o sound/built-in.o firmware/built-in.o
net-y = net/built-in.o

3、libs-y
libs-y 基本和init-y 一样，在顶层Makefile 中存在如下代码：

示例代码35.5.3.5 顶层Makefile 代码段
561 libs-y := lib/
......
900 libs-y1 := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y))
901 libs-y2 := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y))
902 libs-y := $(libs-y1) $(libs-y2)

根据示例代码35.5.3.5 可知，libs-y 应该等于“lib.a built-in.o”，这个只正确了一部分！因为在arch/arm/Makefile 中会向libs-y 中追加一些值，代码如下：

示例代码35.5.3.6 arch/arm/Makefile 代码段
286 libs-y := arch/arm/lib/ $(libs-y)

arch/arm/Makefile 将libs-y 的值改为了：arch/arm/lib $(libs-y)，展开以后为：

libs-y = arch/arm/lib lib/

因此根据示例代码35.5.3.5 的第900~902 行可知，libs-y 最终应该为：

libs-y = arch/arm/lib/lib.a lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o lib/built-in.o

4、core-y
core-y 和init-y 也一样，在顶层Makefile 中有如下代码：

示例代码35.5.3.7 顶层Makefile 代码段
532 core-y := usr/
......
887 core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

但是在arch/arm/Makefile 中会对core-y 进行追加，代码如下：

示例代码35.5.3.8 arch/arm/Makefile 代码段
269 core-$(CONFIG_FPE_NWFPE) += arch/arm/nwfpe/
270 core-$(CONFIG_FPE_FASTFPE) += $(FASTFPE_OBJ)
271 core-$(CONFIG_VFP) += arch/arm/vfp/
272 core-$(CONFIG_XEN) += arch/arm/xen/
273 core-$(CONFIG_KVM_ARM_HOST) += arch/arm/kvm/
274 core-$(CONFIG_VDSO) += arch/arm/vdso/
275
276 # If we have a machine-specific directory, then include it in the build.
277 core-y += arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/
278 core-y += arch/arm/probes/
279 core-y += arch/arm/net/
280 core-y += arch/arm/crypto/
281 core-y += arch/arm/firmware/
282 core-y += $(machdirs) $(platdirs)

第269~274 行根据不同的配置向core-y 追加不同的值，比如使能VFP 的话就会在.config中有CONFIG_VFP=y 这一行，那么core-y 就会追加“arch/arm/vfp/”。
第277~282 行就是对core-y 直接追加的值。
在顶层Makefile 中有如下一行：

示例代码35.5.3.9 顶层Makefile 代码段
897 core-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(core-y))

经过上述代码的转换，最终core-y 的值为：

core-y = usr/built-in.o arch/arm/vfp/built-in.o \
arch/arm/vdso/built-in.o arch/arm/kernel/built-in.o \
arch/arm/mm/built-in.o arch/arm/common/built-in.o \
arch/arm/probes/built-in.o arch/arm/net/built-in.o \
arch/arm/crypto/built-in.o arch/arm/firmware/built-in.o \
arch/arm/mach-imx/built-in.o kernel/built-in.o\
mm/built-in.o fs/built-in.o \
ipc/built-in.o security/built-in.o \
crypto/built-in.o block/built-in.o

关于head-y 、init-y、core-y 、libs-y 、drivers-y 和net-y 这6 个变量就讲解到这里。这些变量都是一些built-in.o 或.a 等文件，这个和uboot 一样，都是将相应目录中的源码文件进行编译，然后在各自目录下生成built-in.o 文件，有些生成了.a 库文件。最终将这些built-in.o 和.a 文件进行链接即可形成ELF 格式的可执行文件，也就是vmlinux！但是链接是需要链接脚本的，vmlinux 的依赖arch/arm/kernel/vmlinux.lds 就是整个Linux 的链接脚本。
示例代码35.5.3.2 第933 行的命令“+$(calli{f}_{c}hanged,link-vmlinux)”表示将$(call if_changed,link-vmlinux)的结果作为最终生成vmlinux 的命令，前面的“+”表示该命令结果不可忽略。$(call if_changed,link-vmlinux)是调用函数if_changed，link-vmlinux 是函数if_changed 的参数，函数if_changed 定义在文件scripts/Kbuild.include 中，如下所示：

示例代码35.5.3.10 scripts/Kbuild.include 代码段
247 if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)), \
248 @set -e; \
249 $(echo-cmd) $(cmd_$(1)); \
250 printf '%s\n' 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)

any-prereq 用于检查依赖文件是否有变化，如果依赖文件有变化那么any-prereq 就不为空，否则就为空。arg-check 用于检查参数是否有变化，如果没有变化那么arg-check 就为空。
第248 行，“@set -e”告诉bash，如果任何语句的执行结果不为true(也就是执行出错)的话就直接退出。
第249 行，$(echo-cmd)用于打印命令执行过程，比如在链接vmlinux的时候就会输出“LINKvmlinux”。$(cmd_$(1))中的$(1)表示参数，也就是link-vmlinux，因此KaTeX parse error: Expected group after '_' at position 5: (cmd_̲(1))表示
执行cmd_link-vmlinux 的内容。cmd_link-vmlinux 在顶层Makefile 中有如下所示定义：

示例代码35.5.3.11 顶层Makefile 代码段
914 # Final link of vmlinux
915 cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux)
916 quiet_cmd_link-vmlinux = LINK $@

第915 行就是cmd_link-vmlinux 的值，其中CONFIG_SHELL=/bin/bash，$<表示目标vmlinux
的第一个依赖文件，根据示例代码35.5.3.2 可知，这个文件为scripts/link-vmlinux.sh。
LD= arm-linux-gnueabihf-ld -EL，LDFLAGS 为空。LDFLAGS_vmlinux 的值由顶层Makefile 和arch/arm/Makefile 这两个文件共同决定，最终LDFLAGS_vmlinux=-p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id。因此cmd_link-vmlinux 最终的值为：
cmd_link-vmlinux = /bin/bash scripts/link-vmlinux.sh arm-linux-gnueabihf-ld -EL -p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id cmd_link-vmlinux 会调用scripts/link-vmlinux.sh 这个脚本来链接出vmlinux！在link-vmlinux.sh 中有如下所示代码：

示例代码35.5.3.12 scripts/link-vmlinux.sh 代码段
51 vmlinux_link()
52 {
53 local lds="${objtree}/${KBUILD_LDS}"
54
55 if [ "${SRCARCH}" != "um" ]; then
56 ${LD} ${LDFLAGS} ${LDFLAGS_vmlinux} -o ${2} \
57 -T ${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \
58 --start-group ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} --end-group ${1}
59 else
60 ${CC} ${CFLAGS_vmlinux} -o ${2} \
61 -Wl,-T,${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \
62 -Wl,--start-group \
63 ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} \
64 -Wl,--end-group \
65 -lutil ${1}
66 rm -f linux
67 fi
68 }
......
216 info LD vmlinux
217 vmlinux_link "${kallsymso}" vmlinux

vmliux_link 就是最终链接出vmlinux 的函数，第55 行判断SRCARCH 是否等于“um”，如果不相等的话就执行56~ 58 行的代码。因为SRCARCH=arm，因此条件成立，执行56~58 行的代码。这三行代码就应该很熟悉了！就是普通的链接操作，连接脚本为lds= ./arch/arm/kernel/vmlinux.lds ，需要链接的文件由变量KBUILD_VMLINUX_INIT 和KBUILD_VMLINUX_MAIN 来决定，这两个变量在示例代码35.5.3.2 中已经讲解过了。
第217 行调用vmlinux_link 函数来链接出vmlinux。
使用命令“make V=1”编译Linux，会有如图35.5.3.1 所示的编译信息：

图35.5.3.1 link-vmlinux.sh 链接vmlinux 过程
至此我们基本理清了make 的过程，重点就是将各个子目录下的built-in.o、.a 等文件链接在一起，最终生成vmlinux 这个ELF 格式的可执行文件。链接脚本为arch/arm/kernel/vmlinux.lds，链接过程是由shell 脚本scripts/link-vmlinux.s 来完成的。接下来的问题就是这些子目录下的built-in.o、.a 等文件又是如何编译出来的呢？

built-in.o 文件编译生成过程

根据示例代码35.5.3.2 第920 行可知，vmliux 依赖vmlinux-deps，而vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)，KBUILD_LDS是链接脚本，这里不考虑，剩下的KBUILD_VMLINUX_INIT 和KBUILD_VMLINUX_MAIN 就是各个子目录下的built-in.o、.a 等文件。最终vmlinux-deps 的值如下：

vmlinux-deps = arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o \
init/built-in.o usr/built-in.o \
arch/arm/vfp/built-in.o arch/arm/vdso/built-in.o \
arch/arm/kernel/built-in.o arch/arm/mm/built-in.o \
arch/arm/common/built-in.o arch/arm/probes/built-in.o \
arch/arm/net/built-in.o arch/arm/crypto/built-in.o \
arch/arm/firmware/built-in.o arch/arm/mach-imx/built-in.o \
kernel/built-in.o mm/built-in.o \
fs/built-in.o ipc/built-in.o \
security/built-in.o crypto/built-in.o\
block/built-in.o arch/arm/lib/lib.a\
lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o\
lib/built-in.o drivers/built-in.o \
sound/built-in.o firmware/built-in.o \
net/built-in.o

除了arch/arm/kernel/vmlinux.lds 以外，其他都是要编译链接生成的。在顶层Makefile 中有如下代码：

示例代码35.5.4.1 顶层Makefile 代码段
937 $(sort $(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs) ;

sort 是排序函数，用于对vmlinux-deps 的字符串列表进行排序，并且去掉重复的单词。可以看出vmlinux-deps 依赖vmlinux-dirs，vmlinux-dirs 也定义在顶层Makefile 中，定义如下：

示例代码35.5.4.2 顶层Makefile 代码段
889 vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
890 $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
891 $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

vmlinux-dirs 看名字就知道和目录有关，此变量保存着生成vmlinux 所需源码文件的目录，值如下：

vmlinux-dirs = init usr arch/arm/vfp \
arch/arm/vdso arch/arm/kernel arch/arm/mm \
arch/arm/common arch/arm/probes arch/arm/net \
arch/arm/crypto arch/arm/firmware arch/arm/mach-imx\
kernel mm fs \
ipc security crypto \
block drivers sound \
firmware net arch/arm/lib \
lib

在顶层Makefile 中有如下代码：

示例代码35.5.4.3 顶层Makefile 代码段
946 $(vmlinux-dirs): prepare scripts
947 $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

目标vmlinux-dirs 依赖prepare 和scripts，这两个依赖不去浪费时间了，重点看一下第947行的命令。build 前面已经说了，值为“-f ./scripts/Makefile.build obj”，因此将947 行的命令展开就是：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=$@

$@表示目标文件，也就是vmlinux-dirs 的值，将vmlinux-dirs 中的这些目录全部带入到命令中，结果如下：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=usr
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/vfp
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/vdso
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/kernel
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/mm
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/common
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/probes
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/net
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/crypto
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/firmware
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/mach-imx
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=kernel
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=mm
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=fs
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=ipc
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=security
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=crypto
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=block
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=drivers
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=sound
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=firmware
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=net
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/lib
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=lib

这些命令运行过程其实都是一样的，我们就以“@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init”
这个命令为例，讲解一下详细的运行过程。这里又要用到Makefile.build 这个脚本了，此脚本默认目标为__build，这个在35.5.2 小节已经讲过了，我们再来看一下，__build 目标对应的规则如下：

示例代码35.5.4.4 scripts/Makefile.build 代码段
94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
96 $(subdir-ym) $(always)
97 @:

当只编译Linux 内核镜像文件，也就是使用“make zImage ”编译的时候，KBUILD_BUILTIN=1，KBUILD_MODULES 为空。“make”命令是会编译所有的东西，包括Linux内核镜像文件和一些模块文件。如果只编译Linux 内核镜像的话，__build 目标简化为：

__build: $(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always)
@:

重点来看一下builtin-target 这个依赖，builtin-target 同样定义在文件scripts/Makefile.build中，定义如下：

示例代码35.5.4.5 scripts/Makefile.build 代码段
86 ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(lib-target)),)
87 builtin-target := $(obj)/built-in.o
88 endif

第87 行就是builtin-target 变量的值，为“$(obj)/built-in.o”，这就是这些built-in.o 的来源了。
要生成built-in.o，要求obj-y、obj-m、obj-、subdir-m 和lib-target 这些变量不能全部为空。最后一个问题：built-in.o 是怎么生成的？在文件scripts/Makefile.build 中有如下代码：

示例代码35.5.4.6 顶层Makefile 代码段
325 #
326 # Rule to compile a set of .o files into one .o file
327 #
328 ifdef builtin-target
329 quiet_cmd_link_o_target = LD $@
330 # If the list of objects to link is empty, just create an empty built-in.o
331 cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
332 $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) \
333 $(cmd_secanalysis),\
334 rm -f $@; $(AR) rcs$(KBUILD_ARFLAGS) $@)
335
336 $(builtin-target): $(obj-y) FORCE
337 $(call if_changed,link_o_target)
338
339 targets += $(builtin-target)
340 endif # builtin-target

第336 行的目标就是builtin-target，依赖为obj-y，命令为“KaTeX parse error: Double subscript at position 24: …_changed,link_o_̲target)”， 也就是调用…(1)所对应的命令($(1)就是函数的第1 个参数)，在这里就是调用
cmd_link_o_target 所对应的命令，也就是第331~334 行的命令。cmd_link_o_target 就是使用LD将某个目录下的所有.o 文件链接在一起，最终形成built-in.o。

make zImage 过程

1、vmlinux、Image，zImage、uImage 的区别
前面几小节重点是讲vmlinux 是如何编译出来的，vmlinux 是ELF 格式的文件，但是在实际中我们不会使用vmlinux，而是使用zImage 或uImage 这样的Linux 内核镜像文件。那么vmlinux、zImage、uImage 他们之间有什么区别呢？
①、vmlinux 是编译出来的最原始的内核文件，是未压缩的，比如正点原子提供的Linux 源码编译出来的vmlinux 差不多有16MB，如图35.5.5.1 所示：

图35.5.5.1 vmlinux 信息
②、Image 是Linux 内核镜像文件，但是Image 仅包含可执行的二进制数据。Image 就是使用objcopy 取消掉vmlinux 中的一些其他信息，比如符号表什么的。但是Image 是没有压缩过的，Image 保存在arch/arm/boot 目录下，其大小大概在12MB 左右如图35.5.5.2 所示：

图35.5.5.2 Image 镜像信息
相比vmlinux 的16MB，Image 缩小到了12MB。
③、zImage 是经过gzip 压缩后的Image，经过压缩以后其大小大概在6MB 左右，如图
35.5.5.3 所示：

图35.5.5.3 zImage 镜像信息
④、uImage 是老版本uboot 专用的镜像文件，uImag 是在zImage 前面加了一个长度为64字节的“头”，这个头信息描述了该镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。但是新的uboot 已经支持了zImage 启动！所以已经很少用到uImage 了，除非你用的很古老的uboot。
使用“make”、“make all”、“make zImage”这些命令就可以编译出zImage 镜像，在arch/arm/Makefile 中有如下代码：

示例代码35.5.5.1 顶层Makefile 代码段
310 BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage
......
315 $(BOOT_TARGETS): vmlinux
316 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

第310 行，变量BOOT_TARGETS 包含zImage，Image，xipImage 等镜像文件。
第315 行，BOOT_TARGETS 依赖vmlinux，因此如果使用“make zImage”编译的Linux 内核的话，首先肯定要先编译出vmlinux。
第316 行，具体的命令，比如要编译zImage，那么命令展开以后如下所示：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/boot/zImage

看来又是使用scripts/Makefile.build 文件来完成vmlinux 到zImage 的转换。
关于Linux 顶层Makefile 就讲解到这里，基本和uboot 的顶层Makefile 一样，重点在于vmlinux 的生成。最后将vmlinux 压缩成我们最常用的zImage 或uImage 等文件。