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    Linux內核的配置系統由三個部分組成,分別是:?Makefile:分布在 Linux 內核源代碼中的 Makefile,定義 Linux 內核的編譯規則;?配置文件(config.in):給用戶提供配置選擇的功能;?配置工具:包括配置命令解釋器(對配置腳本中使用的配置命令進行解釋)和配置用戶界面(提供基於字符界面、基於 Ncurses 圖形界面以及基於 Xwindows 圖形界面的用戶配置界面,各自對應於 Make config、Make menUConfig 和 make xconfig)。

    這些配置工具都是使用腳本語言,如 Tcl/TK、Perl 編寫的(也包含一些用 C 編寫的代碼)。本文並不是對配置系統本身進行分析,而是介紹如何使用配置系統。所以,除非是配置系統的維護者,一般的內核開發者無須了解它們的原理,只需要知道如何編寫 Makefile 和配置文件就可以。所以,在本文中,我們只對 Makefile 和配置文件進行討論。另外,凡是涉及到與具體 CPU 體系結構相關的內容,我們都以 ARM 為例,這樣不僅可以將討論的問題明確化,而且對內容本身不產生影響。

    2. Makefile 2.1 Makefile 概述Makefile 的作用是根據配置的情況,構造出需要編譯的源文件列表,然後分別編譯,並把目標代碼鏈接到一起,最終形成 Linux 內核二進制文件。

    由於 Linux 內核源代碼是按照樹形結構組織的,所以 Makefile 也被分布在目錄樹中。Linux 內核中的 Makefile 以及與 Makefile 直接相關的文件有:

    ?Makefile:頂層 Makefile,是整個內核配置、編譯的總體控制文件。?。config:內核配置文件,包含由用戶選擇的配置選項,用來存放內核配置後的結果(如 make config)。?arch/*/Makefile:位於各種 CPU 體系目錄下的 Makefile,如 arch/arm/Makefile,是針對特定平台的 Makefile.?各個子目錄下的 Makefile:比如 drivers/Makefile,負責所在子目錄下源代碼的管理。?Rules.make:規則文件,被所有的 Makefile 使用。

    用戶通過 make config 配置後,產生了 .config.頂層 Makefile 讀入 .config 中的配置選擇。頂層 Makefile 有兩個主要的任務:產生 vmlinux 文件和內核模塊(module)。為了達到此目的,頂層 Makefile 遞歸的進入到內核的各個子目錄中,分別調用位於這些子目錄中的 Makefile.至於到底進入哪些子目錄,取決於內核的配置。在頂層 Makefile 中,有一句:include arch/$(ARCH)/Makefile,包含了特定 CPU 體系結構下的 Makefile,這個 Makefile 中包含了平台相關的信息。

    位於各個子目錄下的 Makefile 同樣也根據 .config 給出的配置信息,構造出當前配置下需要的源文件列表,並在文件的最後有 include $(TOPDIR)/Rules.make. Rules.make 文件起著非常重要的作用,它定義了所有 Makefile 共用的編譯規則。比如,如果需要將本目錄下所有的 c 程序編譯成匯編代碼,需要在 Makefile 中有以下的編譯規則:%.s: %.c $(CC) $(CFLAGS) -S $< -o $@

    有很多子目錄下都有同樣的要求,就需要在各自的 Makefile 中包含此編譯規則,這會比較麻煩。而 Linux 內核中則把此類的編譯規則統一放置到 Rules.make 中,並在各自的 Makefile 中包含進了 Rules.make(include Rules.make),這樣就避免了在多個 Makefile 中重復同樣的規則。對於上面的例子,在 Rules.make 中對應的規則為:%.s: %.c $(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$(*F)) $(CFLAGS_$@) -S $< -o $@

    2.2 Makefile 中的變量頂層 Makefile 定義並向環境中輸出了許多變量,為各個子目錄下的 Makefile 傳遞一些信息。有些變量,比如 SUBDIRS,不僅在頂層 Makefile 中定義並且賦初值,而且在 arch/*/Makefile 還作了擴充。

    常用的變量有以下幾類:1) 版本信息版本信息有:VERSION,PATCHLEVEL, SUBLEVEL, EXTRAVERSION,KERNELRELEASE.版本信息定義了當前內核的版本,比如 VERSION=2,PATCHLEVEL=4,SUBLEVEL=18,EXATAVERSION=-rmk7,它們共同構成內核的發行版本KERNELRELEASE:2.4.18-rmk7 2) CPU 體系結構:ARCH在頂層 Makefile 的開頭,用 ARCH 定義目標 CPU 的體系結構,比如 ARCH:=arm 等。許多子目錄的 Makefile 中,要根據 ARCH 的定義選擇編譯源文件的列表。

    3) 路徑信息:TOPDIR, SUBDIRS TOPDIR 定義了 Linux 內核源代碼所在的根目錄。例如,各個子目錄下的 Makefile 通過 $(TOPDIR)/Rules.make 就可以找到 Rules.make 的位置。

    SUBDIRS 定義了一個目錄列表,在編譯內核或模塊時,頂層 Makefile 就是根據 SUBDIRS 來決定進入哪些子目錄。SUBDIRS 的值取決於內核的配置,在頂層 Makefile 中 SUBDIRS 賦值為 kernel drivers mm fs net ipc lib;根據內核的配置情況,在 arch/*/Makefile 中擴充了 SUBDIRS 的值,參見4)中的例子。




    4) 內核組成信息:HEAD, CORE_FILES, NETWORKS, DRIVERS, LIBS Linux 內核文件 vmlinux 是由以下規則產生的:vmlinux: $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs $(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o——start-group $(CORE_FILES)

    $(DRIVERS)

    $(NETWORKS)

    $(LIBS)

    ——end-group -o vmlinux可以看出,vmlinux 是由 HEAD、main.o、version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS 和 LIBS 組成的。這些變量(如 HEAD)都是用來定義連接生成 vmlinux 的目標文件和庫文件列表。其中,HEAD在arch/*/Makefile 中定義,用來確定被最先鏈接進 vmlinux 的文件列表。比如,對於 ARM 系列的 CPU,HEAD 定義為:HEAD := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR)。o arch/arm/kernel/init_task.o表明 head-$(PROCESSOR)。o 和 init_task.o 需要最先被鏈接到 vmlinux 中。PROCESSOR 為 armv 或 armo,取決於目標 CPU. CORE_FILES,NETWORK,DRIVERS 和 LIBS 在頂層 Makefile 中定義,並且由 arch/*/Makefile 根據需要進行擴充。 CORE_FILES 對應著內核的核心文件,有 kernel/kernel.o,mm/mm.o,fs/fs.o,ipc/ipc.o,可以看出,這些是組成內核最為重要的文件。同時,arch/arm/Makefile 對 CORE_FILES 進行了擴充:# arch/arm/Makefile # If we have a machine-specific Directory, then include it in the build. MACHDIR := arch/arm/mach-$(MACHINE)

    ifeq ($(MACHDIR),$(wildcard $(MACHDIR)))

    SUBDIRS += $(MACHDIR)

    CORE_FILES := $(MACHDIR)/$(MACHINE)。o $(CORE_FILES)

    endif HEAD := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR)。o arch/arm/kernel/init_task.o SUBDIRS += arch/arm/kernel arch/arm/mm arch/arm/lib arch/arm/nwfpe CORE_FILES := arch/arm/kernel/kernel.o arch/arm/mm/mm.o $(CORE_FILES)

    LIBS := arch/arm/lib/lib.a $(LIBS)

    5) 編譯信息:CPP, CC, AS, LD, AR,CFLAGS,LINKFLAGS在 Rules.make 中定義的是編譯的通用規則,具體到特定的場合,需要明確給出編譯環境,編譯環境就是在以上的變量中定義的。針對交叉編譯的要求,定義了 CROSS_COMPILE.比如:CROSS_COMPILE = arm-linux- CC = $(CROSS_COMPILE)gcc LD = $(CROSS_COMPILE)ld……

    CROSS_COMPILE 定義了交叉編譯器前綴 arm-linux-,表明所有的交叉編譯工具都是以 arm-linux- 開頭的,所以在各個交叉編譯器工具之前,都加入了 $(CROSS_COMPILE),以組成一個完整的交叉編譯工具文件名,比如 arm-linux-gcc. CFLAGS 定義了傳遞給 C 編譯器的參數。

    LINKFLAGS 是鏈接生成 vmlinux 時,由鏈接器使用的參數。LINKFLAGS 在 arm/*/Makefile 中定義,比如:# arch/arm/Makefile LINKFLAGS :=-p -X -T arch/arm/vmlinux.lds

    6) 配置變量CONFIG_*。config 文件中有許多的配置變量等式,用來說明用戶配置的結果。例如 CONFIG_MODULES=y 表明用戶選擇了 Linux 內核的模塊功能。。config 被頂層 Makefile 包含後,就形成許多的配置變量,每個配置變量具有確定的值:y 表示本編譯選項對應的內核代碼被靜態編譯進 Linux 內核;m 表示本編譯選項對應的內核代碼被編譯成模塊;n 表示不選擇此編譯選項;如果根本就沒有選擇,那麼配置變量的值為空。

    2.3 Rules.make 變量前面講過,Rules.make 是編譯規則文件,所有的 Makefile 中都會包括 Rules.make.Rules.make 文件定義了許多變量,最為重要是那些編譯、鏈接列表變量。

    O_OBJS,L_OBJS,OX_OBJS,LX_OBJS:本目錄下需要編譯進 Linux 內核 vmlinux 的目標文件列表,其中 OX_OBJS 和 LX_OBJS 中的 "X" 表明目標文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

    M_OBJS,MX_OBJS:本目錄下需要被編譯成可裝載模塊的目標文件列表。同樣,MX_OBJS 中的 "X" 表明目標文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。



    O_TARGET,L_TARGET:每個子目錄下都有一個 O_TARGET 或 L_TARGET,Rules.make 首先從源代碼編譯生成 O_OBJS 和 OX_OBJS 中所有的目標文件,然後使用 $(LD) -r 把它們鏈接成一個 O_TARGET 或 L_TARGET.O_TARGET 以 .o 結尾,而 L_TARGET 以 .a 結尾。





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