Linux source code Makefile分析
linux-2.6.x makefile
linux-2.6.20.6/Documentation/kbuild/makefiles.txt
一、 概述
linux的makefile有五个部分：
Makefile：顶层Makefile
.config：内核配置文件
arch/$(ARCH)/Makefile：体系结构相关的Makefile
scripts/Makefile.*：通用的规则等，用于所有的kbuild Makefiles
kbuild Makefiles：大约有500个这样的makefile
顶层Makefile读取在内核配置过程中生成的.config文件。负责构建两个主要的文件：vmlinux和各模块。它还包含了一个名为arch/$(ARCH)/Makefile的体系结构相关Makefile，这个Makefile给顶层Makefile提供了体系结构相关的信息。
每个子目录有一个kbuild Makefile，它执行上层传入的命令。kbuild Makefile使用.config文件中的信息构建各种文件列表，供kbuild构建任何built-in或modular目标时使用。
scripts/Makefile.*包含所有的定义和规则等，这些被用来和kbuild makeflie一起构建内核
二、 kbuild文件
kbuild Makefile中的语法。
kbuild文件首选的文件名是”Makefile”，也可以用”kbuild”。如果”Makefile”和”kbuild”同时存在，则使用”kbuild”文件。
1、 目标定义
目标定义是kbuild Makefile的主要部分。这些行定义了要被编译的文件、所有指定的编码选项及所有将要递归进入的子目录。
最简单的kbuild Makefile包括一行：
obj-y += foo.o
如果foo.o要被编译成模块，就用obj-m。因此，经常使用下面的模式：
obj-$(CONFIG_FOO) += foo.o
$(CONFIG_FOO)的值是y (for built-in)或者m(for module)。如果CONFIG_FOO既不是y也不是m，这个文件不会被编译或链接
2、 Built-in 对象目标 － obj-y
kbuild Makefile 在$(obj-y)列表中给vmlinux指定目标文件，这个列表依赖于内核配置。
kbuild 编译所有的$(obj-y)文件，然后调用”$(LD) –r”把这些文件合并成一个built-in.o文件，之后built-in.o被顶层Makefile链接成vmlinux。
$(obj-y)中文件的顺序很重要，在这个列表中，完全相同的文件可以同时存在：第一个被链接到built-in.o，以后的都被忽略了。
链接顺序也很重要，因为特定的函数（module_init() / __initcall）会在启动期间按照它们出现的顺序被调用。
3、 可加载模块目标 － obj-m
$(obj-m)指定被编译为可加载内核模块的文件。一个模块可以是一个或多个源文件编译生成。如果是一个源文件，kbuild makefile只是简单的把这个文件加入$(obj-m)。如果内核模块由多个源文件编译生成，内核要知道你想要编译哪些源文件，所以你必须设置变量$(<module_name>-objs)来告诉内核。
eg.
#derivers/isdn/i4l/Makefile
obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o
isdn-objs := isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_common.o
在这个例子中，模块名是isdn.o。Kbuild会编译$(isdn-objs)中列出的对像，并运行”$(LD) –r”生成isdn.o。
Kbuild通过后缀-objs和-y识别用于编译生成目标的对像。它允许Makefile使用CONFIG_符号的值来决定一个对像是否是某个目标的一部分。
eg.
#fs/ext2/Makefile
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o
ext2-y := balloc.o bitmap.o
ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o
如果CONFIG_EXT2_FS_XATTR的值为’y’，则xattr.o就是ext2.o的一部分。
4、 库文件目标 － lib-y
所有列在lib-y中的对像都被组合到一个单独的库中。既列在obj-y中又列在lib-y中的对像不会被包含到库中。因为不管怎样，它们都是可访问的。为了保持一致，列在lib-m中的对像会被包含到lib.a。
Example:
#arch/i386/lib/Makefile
lib-y := checksum.o delay.o
此处基于checksum.o和delay.o创建了库lib.a.
5、 向下进入目录
一个Makefile仅负责在它自己的目录中编译文件。子目录中的文件由子目录中的Makefile负责编译。如果你告诉了编译系统这些子目录，它会自动在子目录中递归调用make。
ext2放在了一个单独的目录中，在fs/目录下的Makefile用正面的赋值告诉kbuild向下进入目录
eg:
#fs/Makefile
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2/
如果CONFIG_EXT2_FS的值是’y’(built-in)或’m’(modular)，对应的obj-变量就会被设置，kbuild向下进入ext2目录。
kbuild只是通过这个信息决定要访问哪个目录，子目录中的Makefile指定什么是modules、什么是built-in。
6、编译flags
EXTRA_CFLAGS, EXTRA_AFLAGS, EXTRA_LDFLAGS, EXTRA_ARFLAGS
所有EXTRA_变量只用在它的定义所在的那个kbuild makefile，它们被用于kbuild makefile中所有命令的执行
$(EXTRA_CFLAGS)指定了用$(CC)编译c文件时的选项。
$(EXTRA_AFLAGS)是每个目录在编译汇编源文件时的选项。
$(EXTRA_LDFLAGS) 和 $(EXTRA_ARFLAGS)是用于$(LD)和$(AR)的选项。
Example:
#arch/m68k/fpsp040/Makefile
EXTRA_LDFLAGS := -x
CFLAGS_$@, AFLAGS_$@
CFLAGS_$@ 和AFLAGS_$@ 只在当前kbuild makefile的命令中使用。
$(CFLAGS_$@)为$(CC)指定了每个文件的选项。$@指定了使用它的文件。
Example:
# 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
这三行为aha152.o、gdth.o和seagate.o指定了编译选项。
$(AFLAGS_$@)对于汇编源文件有类似的作用
Example:
# arch/arm/kernel/Makefile
AFLAGS_head-armv.o := -DTEXTADDR=$(TEXTADDR) -traditional
AFLAGS_head-armo.o := -DTEXTADDR=$(TEXTADDR) –traditional
8、对依赖的追踪
Kbuild追踪下面的依赖：
1）、所有必备的文件（*.c和*.h）
2）、用在所有必备文件中的CONFIG_选项
3）、用于编译目标的命令行
因此，如果改变了$(CC)的选项，所有受影响的文件都会被重新编译。
9、特殊规则
如果kbuild的基本组织没提供必要的支持，特殊规则就会被使用。典型的例子就是在编译过程中产生头文件。另一个例子就是体系结构相关的Makefile，为了准备启动映像，它需要特殊的规则。
Kbuild不在Makefile所在的目录中执行，所以所有的特殊规则应拱必备文件和目标文件的相对路径。定义特殊规则时要用到两个变量：
$(src)
$(src)是指向Makefile所在目录的相对路径。涉及到源目录树中的文件总会用到$(src)。
$(obj)
$(obj)是指向保存目标的目录的相对路径。涉及到生成文件时总会用到$(obj)。
Example:
#drivers/scsi/Makefile
$(obj)/53c8xx_d.h: $(src)/53c7,8xx.scr $(src)/script_asm.pl
$(CPP) -DCHIP=810 - < $< | ... $(src)/script_asm.pl
10、$(CC)支持函数
内核可能用好几个不同版本的$(CC)进行编译，每个版本都支持一组唯一的特征和选项。kbuild提供了基本的支持用于检测有效的$(CC)选项。
as-option
as-option用于检测$(CC)是否支持给定式的选项（在编译汇编文件*.S时）。如果不支持第一个选项，将会指定一个可供选择的第二选项。
Example:
#arch/sh/Makefile
cflags-y += $(call as-option,-Wa$(comma)-isa=$(isa-y),)
在上例中，如果$(CC)支持-Wa$(comma)-isa=$(isa-y)，cflags-y就等于-Wa$(comma)-isa=$(isa-y)。第二个参数是可选的，如果 不支持第一个参数，而又提供了第二个参数，那么第二个参数就会被使用。
ld-option
ld-option用于在链接时检测$(CC)是否支持给定的选项。如果不支持第一个，可能会指定一个可选的第二选项。
as-instr
as-instr检测汇编器是否报告一个特殊指令并输出选项1或选项2。
cc-option
cc-option用来检测$(CC)是否支持一个给定式的选项，并且不支持一个可选的第二选项。
Example:
#arch/i386/Makefile
cflags-y += $(call cc-option,-march=pentium-mmx,-march=i586)
上例中，如果$(CC)支持，cflags-y会被赋值为选项-march=pentium-mmx，否则赋值为-march=i586。对于cc-option，第二个参数是可选的，如果被优化了，当不支持第一个选项时，cflags-y将不会被赋值。
cc-option-yn
cc-option-yn检测gcc是否支持一个给定的选项，如果支持，返回’y’，否则，返回’n’。
Example:
#arch/ppc/Makefile
biarch := $(call cc-option-yn, -m32)
aflags-$(biarch) += -a32
cflags-$(biarch) += -m32
cc-option-align
gcc 3.0及其以上的版本改变了选项的类型，这些选项用于指定函数、循环等的排列。当被用作排列选项的前缀时，$(cc-option-align)会选择正确的前缀
gcc < 3.00
cc-option-align = -malign
gcc >= 3.00
cc-option-align = -falign
Example:
CFLAGS += $(cc-option-align)-functions=4
上例中，gcc >=3.00时，使用-falign-functions=4。gcc < 3.00时，使用用-malign-functions=4.
cc-version
cc-version返回$(CC)编译器版本的数字版本。
cc-ifversion
cc-ifversion检测$(CC)的版本，如果版本表达式为真，其返回值就是最后一个参数。
三、 主机程序支持
Kbuild支持在主机上编译生成可执行文件，用于编译阶段。为了使用一个主机可执行程序，需要如下两步：
第一步，告诉kbuild存在一个主机程序。这是利用变量hostprogs-y来做的
第二步，给这个可执行程序添加一个直接的依赖。可以用两种方法做到：在规则中添加依赖或者利用变量$(always)添加。
这两种可能会在下面描述。
1、 简单主机程序
有些情况下，需要在主机上编译并运行一个程序。下面这行告诉kbuild程序bin2hex将在主机上被编译。
Example:
hostprogs-y := bin2hex
上例中，kbuild假定bin2hex是由当前Makefile所在目录中的一个c文件bin2hex.c编译生成的。
2、 组合主机程序
主机程序可以通过组合目标来构建。$(<executable>-objs)列出了所有对像，这些对像被链接成最终的可执行程序。
Example:
#scripts/lxdialog/Makefile
hostprogs-y := lxdialog
lxdialog-objs := checklist.o lxdialog.o
3、 定义共享库
Kbuild提供对共享库的支持，但用法会受限制。下例中，用libkconfig.so共享库链接生成可执行文件conf.
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
hostprogs-y := conf
conf-objs := conf.o libkconfig.so
libkconfig-objs := expr.o type.o
共享库总是需要一个对应的-objs行，上例中libkconfig共享由expr.o和type.o组合而成。expr.o和type.o会被编译成位置无关代码，并被链接成共享库libkconfig.so。c++不支持共享库。
4、 把c++用于主机程序
kbuild提供了对c++主机程序的支持。
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
hostprogs-y := qconf
qconf-cxxobjs := qconf.o
上例中可执行程序由c++文件qconf.cc(由$(qconf-cxxobjs)标识）组合生成.
如果qconf由.c和.cc文件混合组成，那就要再添加一行
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
hostprogs-y := qconf
qconf-cxxobjs := qconf.o
qconf-objs := check.o
5、 为主机程序控制编译选项
编译主机程序时，会用$(HOSTCC)，并传递由$(HOSTCFLAGS)指定的选项。为了设置可以影响所有在那个Makefile中创建的主机程序的标记，可以使用变量HOST_EXTRACFLAGS。
Example:
#scripts/lxdialog/Makefile
HOST_EXTRACFLAGS += -I/usr/include/ncurses
给单个文件设置特殊的标记：
Example:
#arch/ppc64/boot/Makefile
HOSTCFLAGS_piggyback.o := -DKERNELBASE=$(KERNELBASE)
也可以给链接器指定附加选项
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
HOSTLOADLIBES_qconf := -L$(QTDIR)/lib
6、 何时主机程序被编译
只有在主机程序被当作依赖引用时，Kbuild才会编译主机程序
有两种方法：
1）、在一个特殊的规则中直接列出依赖
Example:
#drivers/pci/Makefile
hostprogs-y := gen-devlist
$(obj)/devlist.h: $(src)/pci.ids $(obj)/gen-devlist
( cd $(obj); ./gen-devlist ) < $<
在$(obj)/gen-devlist被更新之前，不会编译生成$(obj)/devlist.h。注意，在特殊规则中引用主机程序必须加前缀$(obj).
2)、使用$(always)
当没有合适的特殊规则，而在进入makefile时主机程序要被编译，这时就要用$(always)变量。
Example:
#scripts/lxdialog/Makefile
hostprogs-y := lxdialog
always := $(hostprogs-y)
这里告诉kbuild，即使没有在任何规则中被引用，也编译lxdialog。
7、 使用hostprog-$(CONFIG_FOO)
Kbuild文件中一个典型的模式如下
Example:
#scripts/Makefile
hostprogs-$(CONFIG_KALLSYMS) += kallsyms
Kbuild知道’y’对应built-in，’m’对应module。所以如果一个配置符号赋值为’m’，kbuild依然会编译生成二进制码。换句话说，kbuild把hostprogs-m和hostprogs-y作同样处理。在没有包括CONFIG符号时，只推荐使用hostprogs-y.
四、 Kbuild的清除结构组织
“make clean”会删除大部分生成的文件，这些文件在编译内核的目录树中。包括主机程序。Kbuild知道列在$(hostprogs-y), $(hostprogs-m), $(always),$(extra-y) 和 $(targets)中的目标。它们都会在”make clean”时被删除。符合”*.[oas]”、”*.ko”模式的文件，加上一些由kbuild生成的附加文件，都会在执行”make clean”时，从整个内核源码树中被删除。
注意：
1）、arch/$(ARCH)/Makefile不能使用”subdir-”，因为这个文件被包含在顶层Makefile中，而kbuild结构组织在那里是不运作的。
2）、”make lcean”时，所有下个列在core-y, libs-y, drivers-y 和 net-y中的目录都会被访问。
五、 体系结构Makefile
在开始向下进入各单独的目录前，顶层目录设置了环境变量，并做了准备工作。顶层Makefile包含了通用的部分，而arch/$(ARCH)/Makefile为上述体系结构设置kbuild所要用的内容。因此arch/$(ARCH)/Makefile设置了大量的变量并定义少量的目标。
执行kbuild时，会有以下步骤：
1）、内核的配置=>生成.config
2）、在include/linux/version.h中存储内核版本
3）、include/asm到include/asm-$(ARCH)的符号链接
4）、更新所有目标的其他依赖：――附加的依赖在arch/$(ARCH)/Makefile中指定。
5）、递归向下进入所有列在init-* core* drivers-* net-* libs-*中的目录，并编译所有目标。――上述变量的值在arch/$(ARCH)/Makefile中扩展
6）、然后所有目标文件被链接，生成的文件vmlinux放在obj目录树的根目录中。最先被链接的目标列在head-y中，head-y由arch/$(ARCH)/Makefile赋值。
7）、最后，体系结构相关的部分做了所有必需的处理，并编译生成了最终的启动映像。包括编译引导记录，准备initrd映像及相关文件。
1、 设置变量，把编译转向具体某个体系结构
LDFLAGS Generic $(LD) options
调用链接器时用到的标记。通常指定emulation就足够了
注意：EXTRA_LDFLAGS和LDFLAGS_$@可用来进一步定制用到的标记。后面会提到。
LDFLAGS_MODULE 链接模块时$(LD)的选项。默认是”-r”，用于生成可重定位输出文件。
LDFLAGS_vmlinux 链接vmlinux时$(LD)用到的选项。LDFLAGS_vmlinux要用到LDFLAGS_$@的支持。
OBJCOPYFLAGS objcopy 标记。
当用$(call if_changed,objcopy)转换.o文件时，会用到由OBJCOPYFLAGS指定的标记。$(call if_changed,objcopy)通常用来生成一个基于vmlinux的原始的二进制文件。
Example:
#arch/s390/Makefile
OBJCOPYFLAGS := -O binary
#arch/s390/boot/Makefile
$(obj)/image: vmlinux FORCE
$(call if_changed,objcopy)
AFLAGS 用于$(AS)的汇编程序标记
默认值在顶层Makefile，各体系结构中根据情况做些添加修改
CFLAGS $(CC)编译标记
默认值在顶层Makefile，各体系结构中根据情况做些添加修改
CFLAGS_KERNEL 为built-in指定的$(CC)选项。$(CFLAGS_KERNEL)包含编译固定内核代码时用的额外的编译标记
CFLAGS_MODULE $(CC)编译模块时用到的编译选项，$( CFLAGS_MODULE)包含编译可加载内核模块代码时用的额外的编译标记
2、 向archprepare添加依赖
archprepare：在开始向下进入各子目录前，用规则列出需要编译的依赖。
这个经常用在包含汇编常量的头文件
Example:
#arch/arm/Makefile
archprepare: maketools
上例中，maketools在向下进入各子目录前会被处理好
3、 向下进入时，列出要访问的目录
体系结构相关Makefile和顶层Makefile结合定义了一些变量，这些变量指定指出怎样编译vmlinux文件。对于模块，没有对应的体系结构相关部分；模块编译机制是完全体系结构无关的。
head-y, init-y, core-y, libs-y, drivers-y, net-y
$(head-y)列出最先被链接到vmlinux的目标。
$(libs-y)列出了存放lib.a归档文件的目录。
其他的列出了存放built-in.o目标文件的目录。
$(init-y)目标放在$(head-y)后面，其他的按下面顺序排列：
$(core-y), $(libs-y), $(drivers-y), $(net-y).
顶层Makefile定义了所有通用目录的值，而arch/$(ARCH)/Makefile只添加了体系结构相关的目录。
Example:
#arch/sparc64/Makefile
core-y += arch/sparc64/kernel/
libs-y += arch/sparc64/prom/ arch/sparc64/lib/
drivers-$(CONFIG_OPROFILE) += arch/sparc64/oprofile/
4、 体系结构相关引导映像
体系结构相关Makefile指定生成vmlinux文件的目标，然后压缩vmlinux，把它封装成引导代码，并把最终的文件复制到某个位置。
通常把所有附加处理放在arch/$(ARCH)/下的boot/目录中。
Kbuild并不提供智能的方法来支持编译在boot/目录中指定的目标。因此，arch/$(ARCH)/Makefile要手工调用make在boot/目录中编译目标。
Example:
#arch/i386/Makefile
boot := arch/i386/boot
bzImage: vmlinux
$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) $(boot)/$@
推荐用"$(Q)$(MAKE) $(build)=<dir>"在子目录中调用make。
没有命名体系结构相关目标的规则，但是执行”make help”会列出所有相关的目标。要支持这个，必须定义$(archelp)
Example:
#arch/i386/Makefile
define archhelp
echo '* bzImage - Image (arch/$(ARCH)/boot/bzImage)'
endif
如果不带参数执行make，遇到的第一个目标会被编译。顶层Makefile中第一个出现的目标是all: 。
每种体系结构总要默认的编译一个可引导映像。执行”make help”时，默认目标用”*”突出显示。给all:添加一个新的依赖来选择不同于vmlinux的默认目标
Example:
#arch/i386/Makefile
all: bzImage
5、 编译非内核目标
extra-y
extra-y指定了在当前目标下创建的附加目标， obj-*指定的目标除外。
有两种情况要列出extra-y中所有的目标：
1）、让kbuild能够检测命令行的改变――使用$(call if_changed,xxx)时
2）、执行”make clean”时，kbuild知道要删除什么文件。
Example:
#arch/i386/kernel/Makefile
extra-y := head.o init_task.o
上例中，用extra-y列出需要被编译但不用链接到built-in.o中的目标文件
6、 对编译引导映像有用的命令
Kbuild提供了少量的宏，这些宏在编译引导映像时很有用。
if_changed
if_changed是以下命令用到的基本组织结构。
Usage:
target: source(s) FORCE
$(call if_changed,ld/objcopy/gzip)
在求这个规则的值时，会检查是否有文件需要更新，或者因为最后一次调用使得命令行已经改变。接下来，如果可执行程序的选项被改变了，会强制进行重编译。
任何使用if_changed的目标必须在$(targets)中列出，否则命令行检测会失败，目标总会被编译。
注意，忘记依赖是一个典型的错误。另外一个常见的缺陷是空格有时也很重要，例如，下面会出错（注意逗号后的空格）：
target: source(s) FORCE
#WRONG!# $(call if_changed, ld/objcopy/gzip)
ld
链接目标。通常会用LDFLAGS_$@为ld设置特定选项
objcopy
拷贝二进制码，通常在arch/$(ARCH)/Makefile中指定OBJCOPYFLAGS。可以用OBJCOPYFLAGS_$@设置附加选项。
gzip
压缩目标。最大限度压缩目标。
Example:
#arch/i386/boot/Makefile
LDFLAGS_bootsect := -Ttext 0x0 -s --oformat binary
LDFLAGS_setup := -Ttext 0x0 -s --oformat binary -e begtext
targets += setup setup.o bootsect bootsect.o
$(obj)/setup $(obj)/bootsect: %: %.o FORCE
$(call if_changed,ld)
$(targets)被赋予了所有潜在的目标，kbuild会通过它知道目标并进行如下操作：
1）、检查命令行的改变
2）在make clean时删除目标
注意：忘记”target :=”赋值操作是常见的错误，这将导致目标文件无条件重新编译。
7、 自定义kbuild命令
在KBUILD_VERBOSE=0的情况下执行kbuild，只有一个命令的简写正常显示。
kbuild需要设置两个变量来打开自定义命令的这种行为：
quiet_cmd_<command> -- 要被回显的
cmd_<command> -- 要执行的命令
Example:
#
quiet_cmd_image = BUILD $@
cmd_image = $(obj)/tools/build $(BUILDFLAGS) /
$(obj)/vmlinux.bin > $@
targets += bzImage
$(obj)/bzImage: $(obj)/vmlinux.bin $(obj)/tools/build FORCE
$(call if_changed,image)
@echo 'Kernel: $@ is ready'
当更新目标$(obj)/bzImage时，
BUILD arch/i386/boot/bzImage
会在”make KBUILD_VERBOSE=0”时显示。
8、 预处理链接脚本
当编译vmlinux映像时，使用arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds这个链接脚本。这个脚本是同一目标下文件vmlinux.lds.S的预处理变量。kbuild知道.lds文件，并包含了一个*lds.S到*lds的规则
Example:
#arch/i386/kernel/Makefile
always := vmlinux.lds
#Makefile
export CPPFLAGS_vmlinux.lds += -P -C -U$(ARCH)
对$(always)的赋值告诉kbuild编译目标vmlinux.lds。对$( CPPFLAGS_vmlinux.lds)的赋值告诉kbuild在编译目标vmlinux.lds时使用指定的选项。
编译*.lds目标时，kbuild使用下面的变量：
CPPFLAGS : 在顶层Makefile中设置
EXTRA_CPPFLAGS : 可能在 kbuild makefile中设置
CPPFLAGS_$(@F) : 目标相关标记. 注意，在这个赋值中使用全名
linux-2.6.20.6/Documentation/kbuild/makefiles.txt
一、 概述
linux的makefile有五个部分：
Makefile：顶层Makefile
.config：内核配置文件
arch/$(ARCH)/Makefile：体系结构相关的Makefile
scripts/Makefile.*：通用的规则等，用于所有的kbuild Makefiles
kbuild Makefiles：大约有500个这样的makefile
顶层Makefile读取在内核配置过程中生成的.config文件。负责构建两个主要的文件：vmlinux和各模块。它还包含了一个名为arch/$(ARCH)/Makefile的体系结构相关Makefile，这个Makefile给顶层Makefile提供了体系结构相关的信息。
每个子目录有一个kbuild Makefile，它执行上层传入的命令。kbuild Makefile使用.config文件中的信息构建各种文件列表，供kbuild构建任何built-in或modular目标时使用。
scripts/Makefile.*包含所有的定义和规则等，这些被用来和kbuild makeflie一起构建内核
二、 kbuild文件
kbuild Makefile中的语法。
kbuild文件首选的文件名是”Makefile”，也可以用”kbuild”。如果”Makefile”和”kbuild”同时存在，则使用”kbuild”文件。
1、 目标定义
目标定义是kbuild Makefile的主要部分。这些行定义了要被编译的文件、所有指定的编码选项及所有将要递归进入的子目录。
最简单的kbuild Makefile包括一行：
obj-y += foo.o
如果foo.o要被编译成模块，就用obj-m。因此，经常使用下面的模式：
obj-$(CONFIG_FOO) += foo.o
$(CONFIG_FOO)的值是y (for built-in)或者m(for module)。如果CONFIG_FOO既不是y也不是m，这个文件不会被编译或链接
2、 Built-in 对象目标 － obj-y
kbuild Makefile 在$(obj-y)列表中给vmlinux指定目标文件，这个列表依赖于内核配置。
kbuild 编译所有的$(obj-y)文件，然后调用”$(LD) –r”把这些文件合并成一个built-in.o文件，之后built-in.o被顶层Makefile链接成vmlinux。
$(obj-y)中文件的顺序很重要，在这个列表中，完全相同的文件可以同时存在：第一个被链接到built-in.o，以后的都被忽略了。
链接顺序也很重要，因为特定的函数（module_init() / __initcall）会在启动期间按照它们出现的顺序被调用。
3、 可加载模块目标 － obj-m
$(obj-m)指定被编译为可加载内核模块的文件。一个模块可以是一个或多个源文件编译生成。如果是一个源文件，kbuild makefile只是简单的把这个文件加入$(obj-m)。如果内核模块由多个源文件编译生成，内核要知道你想要编译哪些源文件，所以你必须设置变量$(<module_name>-objs)来告诉内核。
eg.
#derivers/isdn/i4l/Makefile
obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o
isdn-objs := isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_common.o
在这个例子中，模块名是isdn.o。Kbuild会编译$(isdn-objs)中列出的对像，并运行”$(LD) –r”生成isdn.o。
Kbuild通过后缀-objs和-y识别用于编译生成目标的对像。它允许Makefile使用CONFIG_符号的值来决定一个对像是否是某个目标的一部分。
eg.
#fs/ext2/Makefile
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o
ext2-y := balloc.o bitmap.o
ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o
如果CONFIG_EXT2_FS_XATTR的值为’y’，则xattr.o就是ext2.o的一部分。
4、 库文件目标 － lib-y
所有列在lib-y中的对像都被组合到一个单独的库中。既列在obj-y中又列在lib-y中的对像不会被包含到库中。因为不管怎样，它们都是可访问的。为了保持一致，列在lib-m中的对像会被包含到lib.a。
Example:
#arch/i386/lib/Makefile
lib-y := checksum.o delay.o
此处基于checksum.o和delay.o创建了库lib.a.
5、 向下进入目录
一个Makefile仅负责在它自己的目录中编译文件。子目录中的文件由子目录中的Makefile负责编译。如果你告诉了编译系统这些子目录，它会自动在子目录中递归调用make。
ext2放在了一个单独的目录中，在fs/目录下的Makefile用正面的赋值告诉kbuild向下进入目录
eg:
#fs/Makefile
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2/
如果CONFIG_EXT2_FS的值是’y’(built-in)或’m’(modular)，对应的obj-变量就会被设置，kbuild向下进入ext2目录。
kbuild只是通过这个信息决定要访问哪个目录，子目录中的Makefile指定什么是modules、什么是built-in。
6、编译flags
EXTRA_CFLAGS, EXTRA_AFLAGS, EXTRA_LDFLAGS, EXTRA_ARFLAGS
所有EXTRA_变量只用在它的定义所在的那个kbuild makefile，它们被用于kbuild makefile中所有命令的执行
$(EXTRA_CFLAGS)指定了用$(CC)编译c文件时的选项。
$(EXTRA_AFLAGS)是每个目录在编译汇编源文件时的选项。
$(EXTRA_LDFLAGS) 和 $(EXTRA_ARFLAGS)是用于$(LD)和$(AR)的选项。
Example:
#arch/m68k/fpsp040/Makefile
EXTRA_LDFLAGS := -x
CFLAGS_$@, AFLAGS_$@
CFLAGS_$@ 和AFLAGS_$@ 只在当前kbuild makefile的命令中使用。
$(CFLAGS_$@)为$(CC)指定了每个文件的选项。$@指定了使用它的文件。
Example:
# 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
这三行为aha152.o、gdth.o和seagate.o指定了编译选项。
$(AFLAGS_$@)对于汇编源文件有类似的作用
Example:
# arch/arm/kernel/Makefile
AFLAGS_head-armv.o := -DTEXTADDR=$(TEXTADDR) -traditional
AFLAGS_head-armo.o := -DTEXTADDR=$(TEXTADDR) –traditional
8、对依赖的追踪
Kbuild追踪下面的依赖：
1）、所有必备的文件（*.c和*.h）
2）、用在所有必备文件中的CONFIG_选项
3）、用于编译目标的命令行
因此，如果改变了$(CC)的选项，所有受影响的文件都会被重新编译。
9、特殊规则
如果kbuild的基本组织没提供必要的支持，特殊规则就会被使用。典型的例子就是在编译过程中产生头文件。另一个例子就是体系结构相关的Makefile，为了准备启动映像，它需要特殊的规则。
Kbuild不在Makefile所在的目录中执行，所以所有的特殊规则应拱必备文件和目标文件的相对路径。定义特殊规则时要用到两个变量：
$(src)
$(src)是指向Makefile所在目录的相对路径。涉及到源目录树中的文件总会用到$(src)。
$(obj)
$(obj)是指向保存目标的目录的相对路径。涉及到生成文件时总会用到$(obj)。
Example:
#drivers/scsi/Makefile
$(obj)/53c8xx_d.h: $(src)/53c7,8xx.scr $(src)/script_asm.pl
$(CPP) -DCHIP=810 - < $< | ... $(src)/script_asm.pl
10、$(CC)支持函数
内核可能用好几个不同版本的$(CC)进行编译，每个版本都支持一组唯一的特征和选项。kbuild提供了基本的支持用于检测有效的$(CC)选项。
as-option
as-option用于检测$(CC)是否支持给定式的选项（在编译汇编文件*.S时）。如果不支持第一个选项，将会指定一个可供选择的第二选项。
Example:
#arch/sh/Makefile
cflags-y += $(call as-option,-Wa$(comma)-isa=$(isa-y),)
在上例中，如果$(CC)支持-Wa$(comma)-isa=$(isa-y)，cflags-y就等于-Wa$(comma)-isa=$(isa-y)。第二个参数是可选的，如果 不支持第一个参数，而又提供了第二个参数，那么第二个参数就会被使用。
ld-option
ld-option用于在链接时检测$(CC)是否支持给定的选项。如果不支持第一个，可能会指定一个可选的第二选项。
as-instr
as-instr检测汇编器是否报告一个特殊指令并输出选项1或选项2。
cc-option
cc-option用来检测$(CC)是否支持一个给定式的选项，并且不支持一个可选的第二选项。
Example:
#arch/i386/Makefile
cflags-y += $(call cc-option,-march=pentium-mmx,-march=i586)
上例中，如果$(CC)支持，cflags-y会被赋值为选项-march=pentium-mmx，否则赋值为-march=i586。对于cc-option，第二个参数是可选的，如果被优化了，当不支持第一个选项时，cflags-y将不会被赋值。
cc-option-yn
cc-option-yn检测gcc是否支持一个给定的选项，如果支持，返回’y’，否则，返回’n’。
Example:
#arch/ppc/Makefile
biarch := $(call cc-option-yn, -m32)
aflags-$(biarch) += -a32
cflags-$(biarch) += -m32
cc-option-align
gcc 3.0及其以上的版本改变了选项的类型，这些选项用于指定函数、循环等的排列。当被用作排列选项的前缀时，$(cc-option-align)会选择正确的前缀
gcc < 3.00
cc-option-align = -malign
gcc >= 3.00
cc-option-align = -falign
Example:
CFLAGS += $(cc-option-align)-functions=4
上例中，gcc >=3.00时，使用-falign-functions=4。gcc < 3.00时，使用用-malign-functions=4.
cc-version
cc-version返回$(CC)编译器版本的数字版本。
cc-ifversion
cc-ifversion检测$(CC)的版本，如果版本表达式为真，其返回值就是最后一个参数。
三、 主机程序支持
Kbuild支持在主机上编译生成可执行文件，用于编译阶段。为了使用一个主机可执行程序，需要如下两步：
第一步，告诉kbuild存在一个主机程序。这是利用变量hostprogs-y来做的
第二步，给这个可执行程序添加一个直接的依赖。可以用两种方法做到：在规则中添加依赖或者利用变量$(always)添加。
这两种可能会在下面描述。
1、 简单主机程序
有些情况下，需要在主机上编译并运行一个程序。下面这行告诉kbuild程序bin2hex将在主机上被编译。
Example:
hostprogs-y := bin2hex
上例中，kbuild假定bin2hex是由当前Makefile所在目录中的一个c文件bin2hex.c编译生成的。
2、 组合主机程序
主机程序可以通过组合目标来构建。$(<executable>-objs)列出了所有对像，这些对像被链接成最终的可执行程序。
Example:
#scripts/lxdialog/Makefile
hostprogs-y := lxdialog
lxdialog-objs := checklist.o lxdialog.o
3、 定义共享库
Kbuild提供对共享库的支持，但用法会受限制。下例中，用libkconfig.so共享库链接生成可执行文件conf.
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
hostprogs-y := conf
conf-objs := conf.o libkconfig.so
libkconfig-objs := expr.o type.o
共享库总是需要一个对应的-objs行，上例中libkconfig共享由expr.o和type.o组合而成。expr.o和type.o会被编译成位置无关代码，并被链接成共享库libkconfig.so。c++不支持共享库。
4、 把c++用于主机程序
kbuild提供了对c++主机程序的支持。
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
hostprogs-y := qconf
qconf-cxxobjs := qconf.o
上例中可执行程序由c++文件qconf.cc(由$(qconf-cxxobjs)标识）组合生成.
如果qconf由.c和.cc文件混合组成，那就要再添加一行
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
hostprogs-y := qconf
qconf-cxxobjs := qconf.o
qconf-objs := check.o
5、 为主机程序控制编译选项
编译主机程序时，会用$(HOSTCC)，并传递由$(HOSTCFLAGS)指定的选项。为了设置可以影响所有在那个Makefile中创建的主机程序的标记，可以使用变量HOST_EXTRACFLAGS。
Example:
#scripts/lxdialog/Makefile
HOST_EXTRACFLAGS += -I/usr/include/ncurses
给单个文件设置特殊的标记：
Example:
#arch/ppc64/boot/Makefile
HOSTCFLAGS_piggyback.o := -DKERNELBASE=$(KERNELBASE)
也可以给链接器指定附加选项
Example:
#scripts/kconfig/Makefile
HOSTLOADLIBES_qconf := -L$(QTDIR)/lib
6、 何时主机程序被编译
只有在主机程序被当作依赖引用时，Kbuild才会编译主机程序
有两种方法：
1）、在一个特殊的规则中直接列出依赖
Example:
#drivers/pci/Makefile
hostprogs-y := gen-devlist
$(obj)/devlist.h: $(src)/pci.ids $(obj)/gen-devlist
( cd $(obj); ./gen-devlist ) < $<
在$(obj)/gen-devlist被更新之前，不会编译生成$(obj)/devlist.h。注意，在特殊规则中引用主机程序必须加前缀$(obj).
2)、使用$(always)
当没有合适的特殊规则，而在进入makefile时主机程序要被编译，这时就要用$(always)变量。
Example:
#scripts/lxdialog/Makefile
hostprogs-y := lxdialog
always := $(hostprogs-y)
这里告诉kbuild，即使没有在任何规则中被引用，也编译lxdialog。
7、 使用hostprog-$(CONFIG_FOO)
Kbuild文件中一个典型的模式如下
Example:
#scripts/Makefile
hostprogs-$(CONFIG_KALLSYMS) += kallsyms
Kbuild知道’y’对应built-in，’m’对应module。所以如果一个配置符号赋值为’m’，kbuild依然会编译生成二进制码。换句话说，kbuild把hostprogs-m和hostprogs-y作同样处理。在没有包括CONFIG符号时，只推荐使用hostprogs-y.
四、 Kbuild的清除结构组织
“make clean”会删除大部分生成的文件，这些文件在编译内核的目录树中。包括主机程序。Kbuild知道列在$(hostprogs-y), $(hostprogs-m), $(always),$(extra-y) 和 $(targets)中的目标。它们都会在”make clean”时被删除。符合”*.[oas]”、”*.ko”模式的文件，加上一些由kbuild生成的附加文件，都会在执行”make clean”时，从整个内核源码树中被删除。
注意：
1）、arch/$(ARCH)/Makefile不能使用”subdir-”，因为这个文件被包含在顶层Makefile中，而kbuild结构组织在那里是不运作的。
2）、”make lcean”时，所有下个列在core-y, libs-y, drivers-y 和 net-y中的目录都会被访问。
五、 体系结构Makefile
在开始向下进入各单独的目录前，顶层目录设置了环境变量，并做了准备工作。顶层Makefile包含了通用的部分，而arch/$(ARCH)/Makefile为上述体系结构设置kbuild所要用的内容。因此arch/$(ARCH)/Makefile设置了大量的变量并定义少量的目标。
执行kbuild时，会有以下步骤：
1）、内核的配置=>生成.config
2）、在include/linux/version.h中存储内核版本
3）、include/asm到include/asm-$(ARCH)的符号链接
4）、更新所有目标的其他依赖：――附加的依赖在arch/$(ARCH)/Makefile中指定。
5）、递归向下进入所有列在init-* core* drivers-* net-* libs-*中的目录，并编译所有目标。――上述变量的值在arch/$(ARCH)/Makefile中扩展
6）、然后所有目标文件被链接，生成的文件vmlinux放在obj目录树的根目录中。最先被链接的目标列在head-y中，head-y由arch/$(ARCH)/Makefile赋值。
7）、最后，体系结构相关的部分做了所有必需的处理，并编译生成了最终的启动映像。包括编译引导记录，准备initrd映像及相关文件。
1、 设置变量，把编译转向具体某个体系结构
LDFLAGS Generic $(LD) options
调用链接器时用到的标记。通常指定emulation就足够了
注意：EXTRA_LDFLAGS和LDFLAGS_$@可用来进一步定制用到的标记。后面会提到。
LDFLAGS_MODULE 链接模块时$(LD)的选项。默认是”-r”，用于生成可重定位输出文件。
LDFLAGS_vmlinux 链接vmlinux时$(LD)用到的选项。LDFLAGS_vmlinux要用到LDFLAGS_$@的支持。
OBJCOPYFLAGS objcopy 标记。
当用$(call if_changed,objcopy)转换.o文件时，会用到由OBJCOPYFLAGS指定的标记。$(call if_changed,objcopy)通常用来生成一个基于vmlinux的原始的二进制文件。
Example:
#arch/s390/Makefile
OBJCOPYFLAGS := -O binary
#arch/s390/boot/Makefile
$(obj)/image: vmlinux FORCE
$(call if_changed,objcopy)
AFLAGS 用于$(AS)的汇编程序标记
默认值在顶层Makefile，各体系结构中根据情况做些添加修改
CFLAGS $(CC)编译标记
默认值在顶层Makefile，各体系结构中根据情况做些添加修改
CFLAGS_KERNEL 为built-in指定的$(CC)选项。$(CFLAGS_KERNEL)包含编译固定内核代码时用的额外的编译标记
CFLAGS_MODULE $(CC)编译模块时用到的编译选项，$( CFLAGS_MODULE)包含编译可加载内核模块代码时用的额外的编译标记
2、 向archprepare添加依赖
archprepare：在开始向下进入各子目录前，用规则列出需要编译的依赖。
这个经常用在包含汇编常量的头文件
Example:
#arch/arm/Makefile
archprepare: maketools
上例中，maketools在向下进入各子目录前会被处理好
3、 向下进入时，列出要访问的目录
体系结构相关Makefile和顶层Makefile结合定义了一些变量，这些变量指定指出怎样编译vmlinux文件。对于模块，没有对应的体系结构相关部分；模块编译机制是完全体系结构无关的。
head-y, init-y, core-y, libs-y, drivers-y, net-y
$(head-y)列出最先被链接到vmlinux的目标。
$(libs-y)列出了存放lib.a归档文件的目录。
其他的列出了存放built-in.o目标文件的目录。
$(init-y)目标放在$(head-y)后面，其他的按下面顺序排列：
$(core-y), $(libs-y), $(drivers-y), $(net-y).
顶层Makefile定义了所有通用目录的值，而arch/$(ARCH)/Makefile只添加了体系结构相关的目录。
Example:
#arch/sparc64/Makefile
core-y += arch/sparc64/kernel/
libs-y += arch/sparc64/prom/ arch/sparc64/lib/
drivers-$(CONFIG_OPROFILE) += arch/sparc64/oprofile/
4、 体系结构相关引导映像
体系结构相关Makefile指定生成vmlinux文件的目标，然后压缩vmlinux，把它封装成引导代码，并把最终的文件复制到某个位置。
通常把所有附加处理放在arch/$(ARCH)/下的boot/目录中。
Kbuild并不提供智能的方法来支持编译在boot/目录中指定的目标。因此，arch/$(ARCH)/Makefile要手工调用make在boot/目录中编译目标。
Example:
#arch/i386/Makefile
boot := arch/i386/boot
bzImage: vmlinux
$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) $(boot)/$@
推荐用"$(Q)$(MAKE) $(build)=<dir>"在子目录中调用make。
没有命名体系结构相关目标的规则，但是执行”make help”会列出所有相关的目标。要支持这个，必须定义$(archelp)
Example:
#arch/i386/Makefile
define archhelp
echo '* bzImage - Image (arch/$(ARCH)/boot/bzImage)'
endif
如果不带参数执行make，遇到的第一个目标会被编译。顶层Makefile中第一个出现的目标是all: 。
每种体系结构总要默认的编译一个可引导映像。执行”make help”时，默认目标用”*”突出显示。给all:添加一个新的依赖来选择不同于vmlinux的默认目标
Example:
#arch/i386/Makefile
all: bzImage
5、 编译非内核目标
extra-y
extra-y指定了在当前目标下创建的附加目标， obj-*指定的目标除外。
有两种情况要列出extra-y中所有的目标：
1）、让kbuild能够检测命令行的改变――使用$(call if_changed,xxx)时
2）、执行”make clean”时，kbuild知道要删除什么文件。
Example:
#arch/i386/kernel/Makefile
extra-y := head.o init_task.o
上例中，用extra-y列出需要被编译但不用链接到built-in.o中的目标文件
6、 对编译引导映像有用的命令
Kbuild提供了少量的宏，这些宏在编译引导映像时很有用。
if_changed
if_changed是以下命令用到的基本组织结构。
Usage:
target: source(s) FORCE
$(call if_changed,ld/objcopy/gzip)
在求这个规则的值时，会检查是否有文件需要更新，或者因为最后一次调用使得命令行已经改变。接下来，如果可执行程序的选项被改变了，会强制进行重编译。
任何使用if_changed的目标必须在$(targets)中列出，否则命令行检测会失败，目标总会被编译。
注意，忘记依赖是一个典型的错误。另外一个常见的缺陷是空格有时也很重要，例如，下面会出错（注意逗号后的空格）：
target: source(s) FORCE
#WRONG!# $(call if_changed, ld/objcopy/gzip)
ld
链接目标。通常会用LDFLAGS_$@为ld设置特定选项
objcopy
拷贝二进制码，通常在arch/$(ARCH)/Makefile中指定OBJCOPYFLAGS。可以用OBJCOPYFLAGS_$@设置附加选项。
gzip
压缩目标。最大限度压缩目标。
Example:
#arch/i386/boot/Makefile
LDFLAGS_bootsect := -Ttext 0x0 -s --oformat binary
LDFLAGS_setup := -Ttext 0x0 -s --oformat binary -e begtext
targets += setup setup.o bootsect bootsect.o
$(obj)/setup $(obj)/bootsect: %: %.o FORCE
$(call if_changed,ld)
$(targets)被赋予了所有潜在的目标，kbuild会通过它知道目标并进行如下操作：
1）、检查命令行的改变
2）在make clean时删除目标
注意：忘记”target :=”赋值操作是常见的错误，这将导致目标文件无条件重新编译。
7、 自定义kbuild命令
在KBUILD_VERBOSE=0的情况下执行kbuild，只有一个命令的简写正常显示。
kbuild需要设置两个变量来打开自定义命令的这种行为：
quiet_cmd_<command> -- 要被回显的
cmd_<command> -- 要执行的命令
Example:
#
quiet_cmd_image = BUILD $@
cmd_image = $(obj)/tools/build $(BUILDFLAGS) /
$(obj)/vmlinux.bin > $@
targets += bzImage
$(obj)/bzImage: $(obj)/vmlinux.bin $(obj)/tools/build FORCE
$(call if_changed,image)
@echo 'Kernel: $@ is ready'
当更新目标$(obj)/bzImage时，
BUILD arch/i386/boot/bzImage
会在”make KBUILD_VERBOSE=0”时显示。
8、 预处理链接脚本
当编译vmlinux映像时，使用arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds这个链接脚本。这个脚本是同一目标下文件vmlinux.lds.S的预处理变量。kbuild知道.lds文件，并包含了一个*lds.S到*lds的规则
Example:
#arch/i386/kernel/Makefile
always := vmlinux.lds
#Makefile
export CPPFLAGS_vmlinux.lds += -P -C -U$(ARCH)
对$(always)的赋值告诉kbuild编译目标vmlinux.lds。对$( CPPFLAGS_vmlinux.lds)的赋值告诉kbuild在编译目标vmlinux.lds时使用指定的选项。
编译*.lds目标时，kbuild使用下面的变量：
CPPFLAGS : 在顶层Makefile中设置
EXTRA_CPPFLAGS : 可能在 kbuild makefile中设置
CPPFLAGS_$(@F) : 目标相关标记. 注意，在这个赋值中使用全名