Exynos4412 核心移植（二）—— 核心編譯過程分析

核心的編譯同樣是從Makefile 來分析：

一、核心原始碼結構

Linux核心檔案數目近2萬，出去其他架構CPU的相關檔案，他們分別位於頂層目錄下的17個子目錄，各個目錄功能獨立，下面是常用目錄：

arch:體系結構相關程式碼
ipc:程式排程相關程式碼
mm:記憶體管理
Documentation：幫助文件
net:網路協議
lib:庫
scripts:編譯相關指令碼工具
tools：編譯相關工具
drivers:裝置驅動
fs:檔案系統實現

對於ARM 架構的Exynos4412，其體系相關的程式碼在arch/arm/目錄下，在後面進行的Linux移植時，開始的工作正式修改這個目錄下的檔案。

二、Linux Makefile分析

核心中的哪些檔案將被編譯？它們是怎樣被編譯的？它們連線時的順序如何確定？那個檔案在最前面？哪些檔案或函式先執行？這些都是通過Makefile 來管理的。從最簡單的角度來總結Makefile的作用，有以下3點：

1）-- 決定編譯哪些檔案；

2）-- 怎樣編譯這些檔案？

3）-- 怎樣連線這些檔案，最重要的是它們的順序如何？

Linux 核心原始碼中含有很多個Makefile檔案，這些Makefile檔案又要包含其他一些檔案（比如配置資訊、通用的規則等）。這些檔案構成了 Linux 的Makefile 體系，可以分為下表中的5類：

名稱	描述
頂層Makefile	他是所有Makefile檔案的核心，從總體上控制核心的編譯和連結
.config	配置檔案，在配置核心時產生。所有Makefile檔案（包括頂層目錄及各級子目錄）都是根據.config來決定使用哪些檔案
arch/$(ARCH)/Makefile	對應體系結構的Makefile,它用來決定哪些體系結構相關的檔案參與核心的生成，並提供一些規則來生成特定格式的核心映像。
scripts/makefile.*	Makefile公用的通用規則、指令碼等
kbuild Makefiles	各級子目錄下的Makefile,他們相對簡單，被上一層Makefile呼叫來編譯當前目錄下的檔案

以下根據見面總結的Makefile 的3大作用分析這5類檔案。

1、決定編譯哪些檔案

Linux核心的編譯過程從頂層Makefile開始，然後遞迴地進入各級子目錄呼叫他們的makefile,分為3個步驟：

a -- 頂層Makefile 決定核心根目錄下哪些子目錄將被編進核心；

b -- arch/$(ARCH)/Makefile 決定arch/$(ARCH)目錄下哪些檔案、哪些目錄將被編進核心；

c -- 各級子目錄下的Makefile決定所在目錄下哪些檔案將被編進核心，哪些檔案將被程式設計模組（即驅動程式），進入哪些子目錄繼續呼叫它們的Makefile。

a -- 先看步驟a， 頂層Makefile的編譯

在頂層Makefile 中可以看到如下內容：

可見，頂層Makefile將這14個子目錄分為5類：init-y、divers-y、net-y、libs-y和core-y。

我們可以看到，最重要的arch目錄沒有出現在核心中。它在arch/$(ARCH)/Makefile中被包含進核心，在頂層Makefile中直接包含了這個Makefile，如下所示：

對於ARCH變數，可以在執行make時傳入，比如“make ARCH=arm ...”。另外，對於非X86平臺，還需要指定交叉編譯工具，這也可以在執行make 命令時傳入，比如“make CROSS_COPILE=arm-linux- ..”。為了方便，常在頂層Makefile中進行如下修改。這樣執行make時就會將ARCH變數傳入

b -- 看步驟 b，arch/$(ARCH)/Makefile的編譯

對於步驟 b 的 arch/$(ARCH)/Makefile，以ARM為例，在arch/arm/Makefile 中可以看到如下內容：

從129行可知，除了剛面的5類子目錄外，又出現了一類：head-y，不過它直接以檔名出現；

arch/arm/Makefile 中類似第268-273行的程式碼進一步擴充套件了core-y的內容，第276行擴充套件了libs-y的內容，這些都是體系相關的目錄；第261-265行中的CONFIG_在配置核心時定義，它的值有3種：y、m或空。y表示編進核心，m表示編為模組，空表示不使用；

編譯核心時，將依次進入init-y、core-y、libs-y、drivers-y和net-y 所列出的目錄中執行它們的Makefile，每個子目錄都會生成一個 built-in.o(libs-y所列目錄下，有可能生成lib.a檔案)。最後，head-y所表示的檔案將和在這些built-in.o、lib.a 一起被連線成核心映像檔案 vmlinux。

c -- 步驟 c 是如何進行的，各級子目錄下的Makefile的編譯

在配置核心時，生成配置檔案.config。核心頂層Makefile使用如下語句間接包含.config 檔案，以後就根據.config中定義的各個變數決定編譯哪些檔案。值所以說是“間接”包含，試音為包含的是include/config/auto.conf 檔案，而它只是將.config檔案中的註釋去掉，並根據頂層Makefile中定義的變數增加一些變數而已。

2、怎樣編譯這些檔案

即編譯選項、連線選項是什麼。這些選項分3類：全域性的，適用於整個核心程式碼樹；區域性的，僅適用於某個Makefile中的所有檔案；個體的，僅適用於某個檔案。

全域性選項在頂層Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile 中定義，這些選項的名稱為：CFLAGS、AFLAGS、LDFLAGS、ARFLAGS，他們分別是編譯C檔案的選項、編譯彙編問價你的選項、連線檔案的選項、製作庫檔案的選項。

3、怎樣連線這些檔案，它們順序如何

前面分析有哪些檔案要編進核心時，頂層Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile定義了6類目錄（或檔案）：head-y、init-y、drivers、libs-y 和 core-y。它們的初始值如下（以ARM體系為例）

arch/arm/Makefile 中：

頂層makefile 中：

可見，除head-y 外，其餘的init-y、drivers-y等都是目錄名。在頂層Makefile 中，這IE目錄名的後面直接加上built-in.o 或 lib.a，表示要連線進核心的檔案。

上面的patubst是個字串處理函式，它的用法如下：

(patsubst pattern, replacement,text)

表示尋找“text”中符合格式“pattern”的字，用”replacement"替換它們。比如上面的init-y初值為“init/”，經過793行的互動後，“init-y” 變為“init/built - in.o”。

頂層Makefile中，再往下看：

對於ARM體系，連線指令碼就是arch/arm/kernel/vmlinux.lds，它由 arch/arm/kernel/vmlinux/lds.S檔案生成，先將生成的arch/arm/kernel/vmlinux.lds摘錄如下：

總結：

a -- 配置檔案.config 中定義了一系列的變數，Makefile將結合它們來決定哪些檔案被編進核心、哪些檔案被編進模組、涉及哪些子目錄；

b -- 頂層Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile決定根目錄下哪些子目錄、arch/$(ARCH) 目錄下哪些檔案和目錄將被編進核心；

c -- 最後，各級子目錄下的Makefile決定所在目錄下哪些檔案將被編進核心，哪些檔案將被變成模組（即驅動程式），進入哪些子目錄繼續呼叫它們的Makefile；

d -- 頂層Nakedfile和arch/$(ARCH)/Makefile設定了可以影響所有檔案的編譯、連線選項：CFLAGS、AFLAGS、LDFLAGS、ARFLAGS；

e -- 頂層Makefile按照一定的順序組織檔案，根據連線指令碼 arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds生成核心映像檔案vmlinux。