自己动手搭建 Linux 0.12 编译环境 — Makefile

自己动手搭建 Linux 0.12 编译环境

——Makefile篇

作者：MTK_蛙蛙鱼

写作时间：2013年11月13日

更新时间：2013年11月15日

序：时隔几个月，我又开始了Linux 0.12的征程，现在的我变得更加成熟，掌握了更多的技能。时间在变，环境在变，心情也在变，唯一不变的是我探究你玩弄你的心，我喜欢沉浸在思考的世界里，喜欢揣测你想干什么，这好像已经成为了我生活的另外一个分支，一直一直伴随我的百分之十的生命。

Makefile

#
# if you want the ram-disk device, define this to be the
# size in blocks.
#
RAMDISK = #-DRAMDISK=512

AS86	=as86 -0 -a
LD86	=ld86 -0

AS	=gas
LD	=gld
LDFLAGS	=-s -x -M
CC	=gcc $(RAMDISK)
CFLAGS	=-Wall -O -fstrength-reduce -fomit-frame-pointer \
-fcombine-regs -mstring-insns
CPP	=cpp -nostdinc -Iinclude

第1-16行，有个地方需要注意的，as86和ld86这套汇编器与GNU的那套不同，汇编程序（GNU的汇编叫AT&T，这套暂且叫Minix汇编吧且仅支持Intel 8086、80386哦~）是写法有差异的，boot/bootsect.S和boot/setup.S这两个16位汇编文件就需要用它们来处理，如果你用的是Red Hat系统派生的系统（比如CentOS、Federa），那么简单使用“yum install dev86”命令即可。

第5行，内存盘的支持。

第7行，‘-0’这里是‘零’哦，意思是使用16位代码段，如果指令高于8086则会警告，‘-a’保持部分的兼容性，比如方括号和圆括号（这里应该指的是内存寻址相关）和jmps、calls的特殊语法，这个加上就行，不用过多追究，应该是解决前后版本的兼容问题的。

第8行，‘-0’指出在执行文件头部产生16位的魔数（magic）。

第12行，有3个连接器的options，‘-s’忽略所有的符号信息，‘-x’删除所有的本地符号，‘-M’打印link map到标准输出上，这个link map就是符号地址映射表。

第14行，这个编译器的options真是多，还不容易理解的那种，‘-Wall’警告信息打印出来，‘-O’是大写的‘欧’优化选项（还有O1、O2、O3、O0不优化），大家都知道啊，‘-fstrength-reduce’就是消除一些重复的语句，其实有些时候是有害的，‘-fomit-frame-pointer’禁止帧指针函数，‘-fcombine-regs’编译器的组合编译选项，‘-mstring-insns’和机器字符串操作指令相关的。

第16行，预编译器选项，比较简单啦，‘-nostdinc’指明不用使用标准的头文件搜索路径，结合‘-I’选项来指定头文件搜索路径，这里就是在当前目录的include/目录中找头文件。

#
# ROOT_DEV specifies the default root-device when making the image.
# This can be either FLOPPY, /dev/xxxx or empty, in which case the
# default of /dev/hd6 is used by 'build'.
#
ROOT_DEV=/dev/hd6
SWAP_DEV=/dev/hd2

ARCHIVES=kernel/kernel.o mm/mm.o fs/fs.o
DRIVERS =kernel/blk_drv/blk_drv.a kernel/chr_drv/chr_drv.a
MATH	=kernel/math/math.a
LIBS	=lib/lib.a

这段看起来就简单，定义了几个变量而已，关于swap交换设备我会在后期准备一篇文章，其实也不难啦~，另外提醒一下如果不懂/dev/hdx（记住这是在Minix系统上的表示方法，不过现代的Linux是另外的表示方法了，所以记得改动为你自己主机上的设备名称哦~）的表示方法，在去把书翻一翻，hd2表示第一块硬盘第二个分区，hd6表示第二块硬盘的第一个分区。

.c.s:
	$(CC) $(CFLAGS) \
	-nostdinc -Iinclude -S -o $*.s $<
.s.o:
	$(AS) -c -o $*.o $<
.c.o:
	$(CC) $(CFLAGS) \
	-nostdinc -Iinclude -c -o $*.o $<

隐式规则。

Image: boot/bootsect boot/setup tools/system tools/build
	tools/build boot/bootsect boot/setup tools/system $(ROOT_DEV) \
		$(SWAP_DEV) > Image
	sync

disk: Image
	dd bs=8192 if=Image of=/dev/PS0

tools/build: tools/build.c
	$(CC) $(CFLAGS) \
	-o tools/build tools/build.c

制作内核img。

第9行，单独编译build tool，这个工具可以将boot/bootsect、boot/setup和system模块组合成内核img文件Image。

第6行，用dd命令将内核img拷贝到/dev/PS0设备（在Linux系统上就是指/dev/fd0第一块软盘设备，而由于作者是在Minix系统上制作内核img因此设备名称不一样而已）上，单次读写块为8K。

boot/head.o: boot/head.s

tools/system:	boot/head.o init/main.o \
		$(ARCHIVES) $(DRIVERS) $(MATH) $(LIBS)
	$(LD) $(LDFLAGS) boot/head.o init/main.o \
	$(ARCHIVES) \
	$(DRIVERS) \
	$(MATH) \
	$(LIBS) \
	-o tools/system > System.map

kernel/math/math.a:
	(cd kernel/math; make)

kernel/blk_drv/blk_drv.a:
	(cd kernel/blk_drv; make)

kernel/chr_drv/chr_drv.a:
	(cd kernel/chr_drv; make)

kernel/kernel.o:
	(cd kernel; make)

mm/mm.o:
	(cd mm; make)

fs/fs.o:
	(cd fs; make)

lib/lib.a:
	(cd lib; make)

这块主要是把system模块给做出来，生成的system应该是没有任何符号信息的因为LDFLAGS里面加了‘-s’。其他的Makefile都通过“cd ...; make”来执行的，这部分就不分析了。最好还把那个link map给输出成了‘System.map’文件好我们来查询与调试用。

boot/setup: boot/setup.s
	$(AS86) -o boot/setup.o boot/setup.s
	$(LD86) -s -o boot/setup boot/setup.o

boot/setup.s:	boot/setup.S include/linux/config.h
	$(CPP) -traditional boot/setup.S -o boot/setup.s

boot/bootsect.s:	boot/bootsect.S include/linux/config.h
	$(CPP) -traditional boot/bootsect.S -o boot/bootsect.s

boot/bootsect:	boot/bootsect.s
	$(AS86) -o boot/bootsect.o boot/bootsect.s
	$(LD86) -s -o boot/bootsect boot/bootsect.o

这个两个文件用到了as86和ld86的软件，上面已经介绍如何安装。由于bootsect.S和setup.S包含了include/linux/config.h头文件，因此需要将它们先预编译一下（cpp居然可以处理汇编程序，牛！）。

clean:
	rm -f Image System.map tmp_make core boot/bootsect boot/setup \
		boot/bootsect.s boot/setup.s
	rm -f init/*.o tools/system tools/build boot/*.o
	(cd mm;make clean)
	(cd fs;make clean)
	(cd kernel;make clean)
	(cd lib;make clean)

backup: clean
	(cd .. ; tar cf - linux | compress - > backup.Z)
	sync

第10行，很有意思，我第一次看0.12的时候压根儿没注意到（完全忽略），作者还搞了个备份命令，哈哈。“tar cf - linux”把linux目录打包后输出到标准输出上，“compress - > backup.Z”把标准输入的内容压缩到backup.Z。我在想当年难道还没有出现gzip或bzip2压缩软件。

dep:
	sed '/\#\#\# Dependencies/q' < Makefile > tmp_make
	(for i in init/*.c;do echo -n "init/";$(CPP) -M $$i;done) >> tmp_make
	cp tmp_make Makefile
	(cd fs; make dep)
	(cd kernel; make dep)
	(cd mm; make dep)

### Dependencies:
init/main.o : init/main.c include/unistd.h include/sys/stat.h \
  include/sys/types.h include/sys/time.h include/time.h include/sys/times.h \
  include/sys/utsname.h include/sys/param.h include/sys/resource.h \
  include/utime.h include/linux/tty.h include/termios.h include/linux/sched.h \
  include/linux/head.h include/linux/fs.h include/linux/mm.h \
  include/linux/kernel.h include/signal.h include/asm/system.h \
  include/asm/io.h include/stddef.h include/stdarg.h include/fcntl.h \
  include/string.h 

第1行，创建依赖关系，真的很用心很细心，这种自动化创建依赖关系学习了。通过sed文本处理命令和cpp -M来形成依赖信息，sed命令用得很巧妙，将字符串“### Dependencies”添加了转移字符‘\’，这样就不会把自身给踩到了，哈哈，真是好东西。

第2行，将Makefile中的依赖关系先去掉然后输出到tmp_make文件中。

第3行，找到init/目录所有.c文件的依赖关系，记住要加上‘init/’字眼，因为cpp -M不会包含前导目录哦~，最后把这些依赖信息追加到tmp_make中变成一个新的Makefile文件咯。

第10行，你看，这些就可以通过make dep命令来生成啦，真是方便啊。如果你对.c文件中包含的头文件有新增与删除，那么请先dep一下吧。

end