2. Linux Makefiles

2.1. linux/Makefile

以下是此顶层 makefile 中的一些常用目标

• xconfig, menuconfig, config, oldconfig: 生成内核配置文件linux/.config;

• depend, dep: 生成依赖文件，例如linux/.depend, linux/.hdepend以及.depend在子目录中；

• vmlinux: 生成常驻内核镜像linux/vmlinux，最重要的目标；

• modules, modules_install: 生成模块并安装到/lib/modules/$(KERNELRELEASE);

• tags: 生成标签文件linux/tags，用于使用 vim 浏览源代码。

概述linux/Makefile如下所示

include .depend include .config include arch/i386/Makefile vmlinux: generate linux/vmlinux /* entry point "stext" defined in arch/i386/kernel/head.S */ $(LD) -T $(TOPDIR)/arch/i386/vmlinux.lds -e stext /* $(HEAD) */ + from arch/i386/Makefile arch/i386/kernel/head.o arch/i386/kernel/init_task.o init/main.o init/version.o init/do_mounts.o --start-group /* $(CORE_FILES) */ + from arch/i386/Makefile arch/i386/kernel/kernel.o arch/i386/mm/mm.o kernel/kernel.o mm/mm.o fs/fs.o ipc/ipc.o /* $(DRIVERS) */ drivers/... char/char.o block/block.o misc/misc.o net/net.o media/media.o cdrom/driver.o and other static linked drivers + from arch/i386/Makefile arch/i386/math-emu/math.o (ifdef CONFIG_MATH_EMULATION) /* $(NETWORKS) */ net/network.o /* $(LIBS) */ + from arch/i386/Makefile arch/i386/lib/lib.a lib/lib.a --end-group -o vmlinux $(NM) vmlinux | grep ... | sort > System.map tags: generate linux/tags for vim modules: generate modules modules_install: install modules clean mrproper distclean: clean up build directory psdocs pdfdocs htmldocs mandocs: generate kernel documents include Rules.make rpm: generate an rpm

"--start-group" 和 "--end-group" 是 ld 命令行选项，用于解决符号引用问题。 有关详细信息，请参阅 使用 LD，GNU 链接器：命令行选项。

Rules.make包含在多个 Makefile 之间共享的规则。

2.2. linux/arch/i386/vmlinux.lds

编译后，ld 组合多个目标文件和归档文件，重新定位它们的数据并解决符号引用。linux/arch/i386/vmlinux.lds被指定为linux/Makefile在链接常驻内核镜像时使用的链接器脚本linux/vmlinux.

/* ld script to make i386 Linux kernel * Written by Martin Mares <mj@atrey.karlin.mff.cuni.cz>; */ OUTPUT_FORMAT("elf32-i386", "elf32-i386", "elf32-i386") OUTPUT_ARCH(i386) /* "ENTRY" is overridden by command line option "-e stext" in linux/Makefile */ ENTRY(_start) /* Output file (linux/vmlinux) layout. * Refer to Using LD, the GNU linker: Specifying Output Sections */ SECTIONS { /* Output section .text starts at address 3G+1M. * Refer to Using LD, the GNU linker: The Location Counter */ . = 0xC0000000 + 0x100000; _text = .; /* Text and read-only data */ .text : { *(.text) *(.fixup) *(.gnu.warning) } = 0x9090 /* Unallocated holes filled with 0x9090, i.e. opcode for "NOP NOP". * Refer to Using LD, the GNU linker: Optional Section Attributes */ _etext = .; /* End of text section */ .rodata : { *(.rodata) *(.rodata.*) } .kstrtab : { *(.kstrtab) } /* Aligned to next 16-bytes boundary. * Refer to Using LD, the GNU linker: Arithmetic Functions */ . = ALIGN(16); /* Exception table */ __start___ex_table = .; __ex_table : { *(__ex_table) } __stop___ex_table = .; __start___ksymtab = .; /* Kernel symbol table */ __ksymtab : { *(__ksymtab) } __stop___ksymtab = .; .data : { /* Data */ *(.data) CONSTRUCTORS } /* For "CONSTRUCTORS", refer to * Using LD, the GNU linker: Option Commands */ _edata = .; /* End of data section */ . = ALIGN(8192); /* init_task */ .data.init_task : { *(.data.init_task) } . = ALIGN(4096); /* Init code and data */ __init_begin = .; .text.init : { *(.text.init) } .data.init : { *(.data.init) } . = ALIGN(16); __setup_start = .; .setup.init : { *(.setup.init) } __setup_end = .; __initcall_start = .; .initcall.init : { *(.initcall.init) } __initcall_end = .; . = ALIGN(4096); __init_end = .; . = ALIGN(4096); .data.page_aligned : { *(.data.idt) } . = ALIGN(32); .data.cacheline_aligned : { *(.data.cacheline_aligned) } __bss_start = .; /* BSS */ .bss : { *(.bss) } _end = . ; /* Output section /DISCARD/ will not be included in the final link output. * Refer to Using LD, the GNU linker: Section Definitions */ /* Sections to be discarded */ /DISCARD/ : { *(.text.exit) *(.data.exit) *(.exitcall.exit) } /* The following output sections are addressed at memory location 0. * Refer to Using LD, the GNU linker: Optional Section Attributes */ /* Stabs debugging sections. */ .stab 0 : { *(.stab) } .stabstr 0 : { *(.stabstr) } .stab.excl 0 : { *(.stab.excl) } .stab.exclstr 0 : { *(.stab.exclstr) } .stab.index 0 : { *(.stab.index) } .stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) } .comment 0 : { *(.comment) } }

2.3. linux/arch/i386/Makefile

linux/arch/i386/Makefile被包含在linux/Makefile以提供 i386 特定的项目和术语。

以下所有目标都依赖于linux/Makefile的 vmlinux 目标。 它们通过在linux/arch/i386/boot/Makefile中使用一些选项来完成。

值得注意的是，此 makefile 重新定义了一些由linux/Makefile导出的环境变量，特别是

OBJCOPY=$(CROSS_COMPILE)objcopy -O binary -R .note -R .comment -S

效果将传递到子目录 makefile，并将更改工具的行为。 有关 objcopy 命令行选项的详细信息，请参阅 GNU 二进制实用程序：objcopy。

不确定为什么 $(LIBS) 两次包含 "$(TOPDIR)/arch/i386/lib/lib.a"

LIBS := $(TOPDIR)/arch/i386/lib/lib.a $(LIBS) $(TOPDIR)/arch/i386/lib/lib.a

它可能用于解决某些工具链的链接问题。

2.4. linux/arch/i386/boot/Makefile

linux/arch/i386/boot/Makefile在某种程度上是独立的，因为它既不被linux/arch/i386/Makefile也不被linux/Makefile.

包含。 但是，它们确实存在一些关系

• linux/Makefile：提供常驻内核镜像linux/vmlinux;

• linux/arch/i386/boot/Makefile：提供引导程序；

• linux/arch/i386/Makefile：确保linux/vmlinux在引导程序构建之前准备就绪，并将目标（如 bzImage）导出到linux/Makefile.

$(BOOTIMAGE) 值，用于目标 zdisk, zlilo 或 zdisk，来自linux/arch/i386/Makefile.

$(OBJCOPY) compressed/vmlinux compressed/vmlinux.out
tools/build bootsect setup compressed/vmlinux.out $(ROOT_DEV) > zImage

$(OBJCOPY) compressed/bvmlinux compressed/bvmlinux.out
tools/build -b bbootsect bsetup compressed/bvmlinux.out $(ROOT_DEV) \
        > bzImage

dd bs=8192 if=$(BOOTIMAGE) of=/dev/fd0

if [ -f $(INSTALL_PATH)/vmlinuz ]; then mv $(INSTALL_PATH)/vmlinuz
        $(INSTALL_PATH)/vmlinuz.old; fi
if [ -f $(INSTALL_PATH)/System.map ]; then mv $(INSTALL_PATH)/System.map
        $(INSTALL_PATH)/System.old; fi
cat $(BOOTIMAGE) > $(INSTALL_PATH)/vmlinuz
cp $(TOPDIR)/System.map $(INSTALL_PATH)/
if [ -x /sbin/lilo ]; then /sbin/lilo; else /etc/lilo/install; fi

sh -x ./install.sh $(KERNELRELEASE) $(BOOTIMAGE) $(TOPDIR)/System.map
        "$(INSTALL_PATH)"

2.5. linux/arch/i386/boot/compressed/Makefile

此 makefile 处理镜像（解）压缩机制。

将（解）压缩与引导程序分开是很好的做法。 这种分而治之的解决方案使我们能够轻松改进（解）压缩机制或采用新的引导程序方法。

目录linux/arch/i386/boot/compressed/包含两个源文件head.S以及misc.c.

$(CC) $(CFLAGS) -DKBUILD_BASENAME=$(subst $(comma),_,$(subst -,_,$(*F)))
        -c misc.c[b]

tmppiggy=_tmp_$$$$piggy; \
rm -f $$tmppiggy $$tmppiggy.gz $$tmppiggy.lnk; \
$(OBJCOPY) $(SYSTEM) $$tmppiggy; \
gzip -f -9 < $$tmppiggy > $$tmppiggy.gz; \
echo "SECTIONS { .data : { input_len = .; \
        LONG(input_data_end - input_data) input_data = .; \
        *(.data) input_data_end = .; }}" > $$tmppiggy.lnk; \
$(LD) -r -o piggy.o -b binary $$tmppiggy.gz -b elf32-i386 \
        -T $$tmppiggy.lnk; \
rm -f $$tmppiggy $$tmppiggy.gz $$tmppiggy.lnk

piggy.o中定义的变量 input_len 和 gzippedlinux/vmlinux。 input_len 位于piggy.o的开头，它等于piggy.o的大小，不包括 input_len 本身。 有关 piggy.o 链接器脚本中的 "LONG(expression)"，请参阅 使用 LD，GNU 链接器：节数据表达式。

确切地说，被 gzipped 的不是linux/vmlinux本身（ELF 格式），而是它的二进制镜像，它由 objcopy 命令生成。 请注意，$(OBJCOPY) 已被linux/arch/i386/Makefile在 第 2.3 节 中重新定义，以使用 "-O binary" 选项输出原始二进制文件。

当链接 {bootsect, setup} 或 {bbootsect, bsetup} 时，$(LD) 指定 "--oformat binary" 选项以二进制格式输出它们。 当制作 zImage（或 bzImage）时，$(OBJCOPY) 也从 compressed/vmlinux（或 compressed/bvmlinux）生成中间二进制输出。 zImage 或 bzImage 中的所有组件都必须采用原始二进制格式，这一点至关重要，以便镜像可以自行运行，而无需加载器来加载和重定位它。

vmlinux 和 bvmlinux 都在head.o以及misc.o之前预置了piggy.o，但它们是针对不同的起始地址（0x1000 与 0x100000）链接的。

2.6. linux/arch/i386/tools/build.c

linux/arch/i386/tools/build.c是一个用于生成 zImage 或 bzImage 的主机实用程序。

在linux/arch/i386/boot/Makefile:

tools/build bootsect setup compressed/vmlinux.out $(ROOT_DEV) > zImage tools/build -b bbootsect bsetup compressed/bvmlinux.out $(ROOT_DEV) > bzImage

中，"-b" 表示 is_big_kernel，用于检查系统镜像是否过大。

tools/build 将以下组件输出到 stdout，stdout 被重定向到 zImage 或 bzImage

1. bootsect 或 bbootsect：来自linux/arch/i386/boot/bootsect.S，512 字节；

2. setup 或 bsetup：来自linux/arch/i386/boot/setup.S，4 个扇区或更多，扇区对齐；

3. compressed/vmlinux.out 或 compressed/bvmlinux.out，包括

   1. head.o：来自linux/arch/i386/boot/compressed/head.S;

   2. misc.o：来自linux/arch/i386/boot/compressed/misc.c;

   3. piggy.o：来自 input_len 和 gzippedlinux/vmlinux.

tools/build 将在输出到 stdout 时更改 bootsect 或 bbootsect 的某些内容

在以下章节中，compressed/vmlinux 将被称为 vmlinux，compressed/bvmlinux 将被称为 bvmlinux，如果不会造成混淆的话。

2.7. 参考

• Linux 内核 Makefileslinux/Documentation/kbuild/makefiles.txt

• Linux 内核 HOWTO

• GNU make

• 使用 LD，GNU 链接器

• GNU 二进制实用程序

• GNU Bash