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linux内核-2.Linux内核makefile编译过程

1 zImage编译

image
_all 是默认目标，如果使用命令make或者make all编译 Linux 的话此目标就会被匹配。
KBUILD_EXTMOD 为空的，因此194 行的代码成立, 因此_all依赖all。all又依赖vmlinux，开始编译vmlinux。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage -j16

1.1 vmlinux编译

找到vmlinux目标开始分析：
image
目标 vmlinux 依赖 scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE。

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

其中：

KBUILD_VMLINUX_INIT= $(head-y) $(init-y)
KBUILD_VMLINUX_MAIN = $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)
KBUILD_LDS= arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds  //链接脚本

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

1.1.1 head-y

head-y 定义在文件 arch/arm/Makefile 中:

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为：
head-y = arch/arm/kernel/head.o

1.1.2 init-y/drivers-y和net-y

顶层Makefile内容如下：
image
展开后：

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

1.1.3 libs-y

顶层Makefile中：

561 libs-y := lib/

在arch/arm/Makefile中，对libs-y又追加了：
libs-y := arch/arm/lib/ $(libs-y)
展开后：
libs-y = arch/arm/lib lib/
回到顶层Makefile:

900 libs-y1 := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y))
901 libs-y2 := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y))
902 libs-y := $(libs-y1) $(libs-y2)

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

1.1.4 core-y

顶层Makefile中：

532 core-y := usr/
......
887 core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

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

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)

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/”。
顶层 Makefile 中还有：

897 core-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(core-y))

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

可以看到和 uboot 一样这些变量都是一些 built-in.o 或.a 等文件，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。

1.1.5 built-in.o产生过程

1.1.5.1 vmlinux-deps展开

vmliux 依赖 vmlinux-deps:
vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)
这些变量进行展开：

$(head-y) 、$(init-y)、$(core-y) 、
$(libs-y) 、$(drivers-y) 、$(net-y)、arch/arm/kernel/vmlinux.lds

展开：

init-y      := init/
drivers-y   := drivers/ sound/
drivers-$(CONFIG_SAMPLES) += samples/
net-y       := net/
libs-y      := lib/
core-y      := usr/
virt-y      := virt/
// 每个变量的值原本是目录，将目录名后加上 built-in.a 后缀
init-y      := $(patsubst %/, %/built-in.a, $(init-y))
core-y      := $(patsubst %/, %/built-in.a, $(core-y))
drivers-y   := $(patsubst %/, %/built-in.a, $(drivers-y))
net-y       := $(patsubst %/, %/built-in.a, $(net-y))
libs-y1     := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y))
libs-y2     := $(patsubst %/, %/built-in.a, $(filter-out %.a, $(libs-y)))
virt-y      := $(patsubst %/, %/built-in.a, $(virt-y))

// vmlinux 相关的目标文件
KBUILD_VMLINUX_OBJS := $(head-y) $(init-y) $(core-y) $(libs-y2) \
                  $(drivers-y) $(net-y) $(virt-y)
// vmlinux 的链接脚本
KBUILD_LDS          := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
// vmlinux 相关的库
KBUILD_VMLINUX_LIBS := $(libs-y1)

vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_OBJS) $(KBUILD_VMLINUX_LIBS)

最后：

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。顶层 Makefile 中有如下代码：
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：

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)))

image

因此展开vmlinux-dirs为：

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：

946 $(vmlinux-dirs): prepare scripts
947 	$(Q)$(MAKE) $(build)=$@

1.1.5.2 prepare准备工作

vmlinux-deps -> vmlinux-dirs -> prepare
1.1.5.2.1 prepare 的框架

image

prepare0:

1 prepare0: archprepare
2   $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/mod
3   $(Q)$(MAKE) $(build)=.

第2行，等于make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/mod

首先进入到 scripts/Makefile.build ,然后包含 scripts/mod/Makefile 文件，执行scripts/mod/Makefile下的默认目标:

scripts/mod/Makefile内容如下：

hostprogs-y := modpost mk_elfconfig
always      := $(hostprogs-y) empty.o

devicetable-offsets-file := devicetable-offsets.h

$(obj)/$(devicetable-offsets-file): $(obj)/devicetable-offsets.s FORCE
    $(call filechk,offsets,__DEVICETABLE_OFFSETS_H__)

这部分命令将生成 scripts/mod/devicetable-offsets.h 这个全局偏移文件。

同时，modpost 和 mk_elfconfig 这两个目标(这是两个主机程序)被赋值给always变量，根据 scripts/Makefile.build 中的规则，将在Makefile.host中被生成。modpost 和 mk_elfconfig 是两个主机程序，负责处理模块与编译符号相关的内容。

archprepare：

看到 arch 前缀就知道这是架构相关的，这部分的定义与 arch/$(ARCH)/Makefile 有非常大的关系.archprepare 并没有命令部分，仅仅是四个依赖:

archprepare: archheaders archscripts prepare1 scripts
  1. archheaders
archheaders:
    $(Q)$(MAKE) $(build)=arch/arm/tools uapi #定义再arch/$(ARCH)/Makfile

进入scripts/Makefile.build 中，并包含 arch/arm/tools/Makefile,编译目标为 uapi：

uapi-hdrs-y := $(uapi)/unistd-common.h
uapi-hdrs-y += $(uapi)/unistd-oabi.h
uapi-hdrs-y += $(uapi)/unistd-eabi.h
uapi:   $(uapi-hdrs-y)

uapi 为用户 API 的头文件，包含unistd-common.h、unistd-oabi.h、unistd-eabi.h等通用头文件。

  1. archscripts

    archscripts 产生平台相关的支持脚本。

  2. scripts

scripts: scripts_basic scripts_dtc
    $(Q)$(MAKE) $(build)=$(@)

等于make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts, 找到找到 scripts下的 Makefile，Makefile 下的内容是这样的：

hostprogs-$(CONFIG_BUILD_BIN2C)  += bin2c
hostprogs-$(CONFIG_KALLSYMS)     += kallsyms
hostprogs-$(CONFIG_LOGO)         += pnmtologo
hostprogs-$(CONFIG_VT)           += conmakehash
hostprogs-$(BUILD_C_RECORDMCOUNT) += recordmcount
hostprogs-$(CONFIG_BUILDTIME_EXTABLE_SORT) += sortextable
hostprogs-$(CONFIG_ASN1)     += asn1_compiler
...
hostprogs-y += unifdef
build_unifdef: $(obj)/unifdef
    @:

编译了一系列的主机程序，包括 bin2c、kallsyms、pnmtologo等。

scripts_basic前面讲过了，编译出fixdep。

Uboot顶层Makefile解析-1. defconfig过程分析 - fuzidage - 博客园 (cnblogs.com)

uboot-编译defconfig分析 | Hexo (fuzidage.github.io)

scripts_dtc定义如下:

scripts_dtc: scripts_basic
    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/dtc

同样的，进入 scripts/dtc/Makefile:

hostprogs-$(CONFIG_DTC) := dtc
always      := $(hostprogs-y)
dtc-objs    := dtc.o flattree.o fstree.o data.o livetree.o treesource.o \
           srcpos.o checks.o util.o
dtc-objs    += dtc-lexer.lex.o dtc-parser.tab.o

可以看到，该目标的作用就是生成 dtc。

  1. prepare1
prepare1: prepare3 outputMakefile asm-generic $(version_h) $(autoksyms_h) \
                        include/generated/utsrelease.h
    $(cmd_crmodverdir)

md_crmodverdir = $(Q)mkdir -p $(MODVERDIR) \
                  $(if $(KBUILD_MODULES),; rm -f $(MODVERDIR)/*)

$(MODVERDIR) 仅与编译外部模块相关，这里针对外部模块的处理，如果指定编译外部模块，则不做任何事，如果没有指定编译外部模块，清除$(MODVERDIR)/目录下所有内容。

4.1 prepare3

prepare3: include/config/kernel.release
ifneq ($(srctree),.)
    @$(kecho) '  Using $(srctree) as source for kernel'
    $(Q)if [ -f $(srctree)/.config -o \
         -d $(srctree)/include/config -o \
         -d $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/include/generated ]; then \
        echo >&2 "  $(srctree) is not clean, please run 'make mrproper'"; \
        echo >&2 "  in the '$(srctree)' directory.";\
        /bin/false; \
    fi;
endif

当我们指定了 O=DIR 参数时，发现如果源代码中在之前的编译中有残留的之前编译过的中间文件，编译过程就会报错，系统会提示我们使用make mrprope将之前的所有编译中间文件清除，再重新编译。prepare3的作用就是起到检查内核源码是否干净。

从源码中可以看出，prepare3 将会检查的文件有:

$(srctree)/include/config、$(srctree)/arch/$(SRCARCH)/include/generated、$(srctree)/.config。

make help
Cleaning targets:
  clean           - Remove most generated files but keep the config and
                    enough build support to build external modules
  mrproper        - Remove all generated files + config + various backup files
  distclean       - mrproper + remove editor backup and patch files

输入make help可以看到clean目标的程度。

4.2 outputMakefile

前面讲过了。

Uboot顶层Makefile解析-1. defconfig过程分析 - fuzidage - 博客园 (cnblogs.com)

uboot-编译defconfig分析 | Hexo (fuzidage.github.io)

4.3 asm-generic、version_h、autoksyms_h、 include/generated/utsrelease.h

产生相关头文件。

1.1.5.3 vmlinux-dirs展开

946 $(vmlinux-dirs): prepare scripts
947 	$(Q)$(MAKE) $(build)=$@

第947行内容进行展开:
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=$@
$@在makefile中表示target，因此就是为vmlinux-dirs 的值，将 vmlinux-dirs 中的这些目录全部带入到命令中：

@ 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

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。可以看到这些命令运行过程其实都是一样的。再次打开scripts/Makefile.build，这个在做xxx_defconfig时已经分析过了：
image
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)
@:
重点看下builtin-target这个依赖，同样定义在scripts/Makefile.build如下：

86 ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(lib-target)),)
87 builtin-target := $(obj)/built-in.o
88 endif

可以看到只要obj-y、obj-m、obj-、subdir-m 和 lib-target 这些变量不能全部为空，builtin-target 变量的值为：“$(obj)/built-in.o”， 这就是这些 built-in.o 的来源了。我们以@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init这个命令为例:
那么现在开始编译：
builtin-target := init/built-in.o

image

目标builtin-target依赖为 obj-y，命令为$(call if_changed,link_o_target)，也就是调用函数 if_changed，参数为 link_o_target，其返回值就是具体的命令。前面讲过了if_changed uboot顶层makefile-2编译过程，
image

它会调用 cmd_$(1)所对应的命令($(1)就是函数的第 1 个参数)，因此这里就是调用：
cmd_link_o_target，也就是:

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) $@)

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。
命令会记录到.built-in.o.cmd：

cmd_init/built-in.o :=  arm-linux-gnueabihf-ld -EL    -r -o init/built-in.o init/main.o init/version.o init/mounts.o init/initramfs.o init/calibrate.o init/init_task.o

同理，其他的依赖项built-in.o也是同样的方式编译。

vmlinux的依赖产生完后，调用+$(call if_changed,link-vmlinux)链接生成 vmlinux。
命令“+$(call if_changed,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：
image

uboot顶层makefile-2编译过程有具体分析 if_changed。

总结：当依赖比目标新的时候，或者命令有改变的时候，if_changed 就会执行一些命令
“@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。
$(echo-cmd)用于打印命令执行过程，比如在链接 vmlinux 的时候就会输出“LINK vmlinux”。$(cmd_$(1))中的$(1)表示参数，也就是 link-vmlinux，因此$(cmd_$(1))表示执行 cmd_link-vmlinux 的内容。

打开.vmlinux.cmd文件内容如下：
cmd_vmlinux := /bin/bash scripts/link-vmlinux.sh arm-linux-gnueabihf-ld -EL -p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id
cmd_link-vmlinux 在顶层 Makefile 中定义如下：

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，也就是 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:
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。脚本内容如下：
image
vmliux_link 就是最终链接出 vmlinux 的函数，判断 SRCARCH 是否不等于“um”，因为 SRCARCH=arm，因此条件成立。执行：

${LD} ${LDFLAGS} ${LDFLAGS_vmlinux} -o ${2} \
	-T ${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \
	--start-group ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} --end-group ${1}

这三行代码应该很熟悉了！ 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，这两个变量在前面讲过了：

KBUILD_VMLINUX_INIT= $(head-y) $(init-y)
KBUILD_VMLINUX_MAIN = $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)
KBUILD_LDS= arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds  //链接脚本

第 217 行调用 vmlinux_link 函数来链接出 vmlinux。
编译时V=1即可看到详细LD链接过程如下：
image
总结：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。

cmd_link-vmlinux =                                                 \
    $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(KBUILD_LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux) ;    \
    $(if $(ARCH_POSTLINK), $(MAKE) -f $(ARCH_POSTLINK) $@, true)
    
vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh autoksyms_recursive $(vmlinux-deps) FORCE
    +$(call if_changed,link-vmlinux)

1.1.7.1 autoksyms_recursive

内核的符号优化。

autoksyms_recursive: $(vmlinux-deps)
ifdef CONFIG_TRIM_UNUSED_KSYMS
    $(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/adjust_autoksyms.sh \
      "$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile vmlinux"
endif

如果在源码的配置阶段定义了CONFIG_TRIM_UNUSED_KSYMS这个变量，就执行：

$(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/adjust_autoksyms.sh \
      "$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile vmlinux"

默认情况下，这里的脚本并不会执行。

if_changed,执行link-vmlinux,也就是cmd_link-vmlinux.

1.2 make zImage过程

当我们输入：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all会编译vmlinux, zImage,然后再编译dtb,编译ko。

1.2.1 vmlinux、Image，zImage、uImage 的区别

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。

$ ls -lh vmlinux
-rwxrwxr-x 1 robin.lee robin.lee 17M 1月  29 16:26 vmlinux

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。

$ ls -lh arch/arm/boot/Image
-rwxrwxr-x 1 robin.lee robin.lee 13M 1月  29 16:26 arch/arm/boot/Image

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。

$ ls -lh arch/arm/boot/zImage
-rwxrwxr-x 1 robin.lee robin.lee 6.5M 1月  29 16:26 arch/arm/boot/zImage

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。

1.2.2 Image的编译过程

使用“make”、“make all”、“make zImage”都可以编译出zImage, arch/arm/Makefile 中有如下代码:
image
all依赖$(KBUILD_IMAGE) $(KBUILD_DTBS), KBUILD_IMAGE为zImage， KBUILD_DTBS为dtbs。

#boot 对应目录
boot := arch/arm/boot
#实际镜像
BOOT_TARGETS    = zImage Image xipImage bootpImage uImage
#镜像生成规则
$(BOOT_TARGETS): vmlinux
    $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

可以看到当vmlinux产生后，就会去继续产生zImage, 展开：
@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/boot/zImage
可以看到又是通过scripts/Makefile.build来完成的编译。进入arch/arm/boot的makefile:

rm Image zImage
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- Image V=1

Image生成过程:

# Image 生成的规则
$(obj)/Image: vmlinux FORCE
    $(call if_changed,objcopy)

执行cmd_objcopy,该命令定义在scripts/Makefile.lib 中：

#在arch/$(ARCH)/boot/Makefile 下定义
OBJCOPYFLAGS    :=-O binary -R .comment -S
#scripts/Makefile.lib
cmd_objcopy = $(OBJCOPY) $(OBJCOPYFLAGS) $(OBJCOPYFLAGS_$(@F)) $< $@

打印如下:

make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE= arch/arm/boot/Image
  arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -R .comment -S  vmlinux arch/arm/boot/Image

1.2.3 zImage的编译过程

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage V=1

zImage生成过程:

$(obj)/zImage:  $(obj)/compressed/vmlinux FORCE
    $(call if_changed,objcopy)

打印如下：

make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE= arch/arm/boot/zImage
make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot/compressed arch/arm/boot/compressed/vmlinux
  (cat arch/arm/boot/compressed/../Image | lzop -9 && printf \000\100\303\000) > arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo || (rm -f arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo ; false)
  arm-linux-gnueabihf-gcc -Wp,-MD,arch/arm/boot/compressed/.piggy.lzo.o.d  -nostdinc -isystem /media/cvitek/robin.lee/my_test/study/openedv/toolchain/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/../lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4/include -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 -D__KERNEL__ -mlittle-endian   -D__ASSEMBLY__ -mabi=aapcs-linux -mno-thumb-interwork -mfpu=vfp -funwind-tables -marm -D__LINUX_ARM_ARCH__=7 -march=armv7-a  -include asm/unified.h -msoft-float -DCC_HAVE_ASM_GOTO        -DZIMAGE     -c -o arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo.o arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo.S
  arm-linux-gnueabihf-ld -EL    --defsym _kernel_bss_size=463520 -p --no-undefined -X -T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds arch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo.o arch/arm/boot/compressed/misc.o arch/arm/boot/compressed/decompress.o arch/arm/boot/compressed/string.o arch/arm/boot/compressed/hyp-stub.o arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o arch/arm/boot/compressed/bswapsdi2.o -o arch/arm/boot/compressed/vmlinux
  arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -R .comment -S  arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImage

1.2.4 OBJCOPYFLAGS

-O binary：表示输出格式为 binary，也就是二进制
-R .comment：表示移除二进制文件中的 .comment 段，这个段主要用于 debug
-S ： 表示移除所有的符号以及重定位信息

2 生成的文件

System.map： 内核镜像中所有的符号，符号表
.*.o.d 和 .*.o.cmd: 记录编译指令的内容，如：.vmlinux.cmd
image

modules.order 、 modules.build 和 modules.builtin.modinfo : 这两个文件主要负责记录编译的模块，modules.builtin.modinfo记录模块信息，以供 modprobe 使用
arch/$(ARCH)/boot : 编译出的文件，一般包含这几部分：镜像、内核符号表、系统dtb。
include/generate/* : 内核编译过程将会生成一些头文件，其中比较重要的是 autoconf.h，这是 .config 的头文件版本，以及uapi/目录下的文件，这个目录下的保存着用户头文件。
include/config/* ： 为了解决 autoconf.h 牵一发而动全身的问题(即修改一个配置导致所有依赖 autoconf.h 的文件需要重新编译)，将 autoconf.h 分散为多个头文件放在 include/config/ 下，以解决 autoconf.h 的依赖问题。

3 设备树的编译过程

Linux内核目录下make all会把dtb也编译出来。详见字符设备驱动-4.设备树 第2.3 DTB文件的编译。

make dtbs V=1可查看详细编译过程。

3.1 生成dtc工具

image

3.2 生成dtb

image

vmlinux和zImage产生后会继续编译设备树，用dtc编译dts得到dtb。

posted on 2024-01-29 17:38  fuzidage  阅读(112)  评论(0)  编辑  收藏  举报
 
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