正点IMX6ULL系统移植|Linux 内核顶层Makefile 详解正点IMX6ULL系统移植|linux

前602行分析
make xxx_defconfig 过程
Makefile.build 脚本分析
make 过程
built-in.o 文件编译生成过程
make zImage 过程

前几章我们重点讲解了如何移植uboot 到I.MX6U-ALPHA 开发板上，从本章开始我们就开始学习如何移植Linux 内核。同uboot 一样，在具体移植之前，我们先来学习一下Linux 内核的顶层Makefile 文件，因为顶层Makefile 控制着Linux 内核的编译流程。
前602行分析 Linux 的顶层Makefile 和uboot 的顶层Makefile 非常相似，因为uboot 参考了Linux，前602行几乎一样，所以前面部分我们大致看一下就行了。
1、版本号
顶层Makefile 一开始就是Linux 内核的版本号，如下所示：

1 VERSION = 4 2 PATCHLEVEL = 1 3 SUBLEVEL = 15 4 EXTRAVERSION =

可以看出，Linux 内核版本号为4.1.15。
2、MAKEFLAGS 变量
MAKEFLAGS 变量设置如下所示：

16 MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)

3、命令输出
Linux 编译的时候也可以通过“V=1”来输出完整的命令，这个和uboot 一样，相关代码如下所示：

69 ifeq ("$(origin V)", "command line") 70 KBUILD_VERBOSE = $(V) 71 endif 72 ifndef KBUILD_VERBOSE 73 KBUILD_VERBOSE = 0 74 endif 75 76 ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1) 77 quiet = 78 Q = 79 else 80 quiet=quiet_ 81 Q = @ 82 endif

4、静默输出
Linux 编译的时候使用“make -s”就可实现静默编译，编译的时候就不会打印任何的信息，同uboot 一样，相关代码如下：

87 ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),) # make-4 88 ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),) 89 quiet=silent_ 90 endif 91 else # make-3.8x 92 ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),) 93 quiet=silent_ 94 endif 95 endif 96 97 export quiet Q KBUILD_VERBOSE

5、设置编译结果输出目录
Linux 编译的时候使用“O=xxx”即可将编译产生的过程文件输出到指定的目录中，相关代码如下

116 ifeq ($(KBUILD_SRC),) 117 118 # OK, Make called in directory where kernel src resides 119 # Do we want to locate output files in a separate directory? 120 ifeq ("$(origin O)", "command line") 121 KBUILD_OUTPUT := $(O) 122 endif

6、代码检查
Linux 也支持代码检查，使用命令“make C=1”使能代码检查，检查那些需要重新编译的文件。“make C=2”用于检查所有的源码文件，顶层Makefile 中的代码如下：

172 ifeq ("$(origin C)", "command line") 173 KBUILD_CHECKSRC = https://www.it610.com/article/$(C) 174 endif 175 ifndef KBUILD_CHECKSRC 176 KBUILD_CHECKSRC = 0 177 endif

7、模块编译
Linux 允许单独编译某个模块，使用命令“make M=dir”即可，旧语法“make SUBDIRS=dir”也是支持的。顶层Makefile 中的代码如下：

179 # Use make M=dir to specify directory of external module to build 180 # Old syntax make ... SUBDIRS=$PWD is still supported 181 # Setting the environment variable KBUILD_EXTMOD take precedence 182 ifdef SUBDIRS 183 KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS) 184 endif 185 186 ifeq ("$(origin M)", "command line") 187 KBUILD_EXTMOD := $(M) 188 endif 189 190 # If building an external module we do not care about the all: rule 191 # but instead _all depend on modules 192 PHONY += all 193 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),) 194 _all: all 195 else 196 _all: modules 197 endif 198 199 ifeq ($(KBUILD_SRC),) 200 # building in the source tree 201 srctree := . 202 else 203 ifeq ($(KBUILD_SRC)/,$(dir $(CURDIR))) 204 # building in a subdirectory of the source tree 205 srctree := .. 206 else 207 srctree := $(KBUILD_SRC) 208 endif 209 endif 210 objtree := . 211 src := $(srctree) 212 obj := $(objtree) 213 214 VPATH := $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD)) 215 216 export srctree objtree VPATH

外部模块编译过程和uboot 也一样，最终导出srctree、objtree 和VPATH 这三个变量的值，其中srctree=.，也就是当前目录，objtree 同样为“.”。
8、设置目标架构和交叉编译器
同uboot 一样，Linux 编译的时候需要设置目标板架构ARCH 和交叉编译器CROSS_COMPILE，在顶层Makefile 中代码如下：

252 ARCH ?= $(SUBARCH) 253 CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

为了方便，一般直接修改顶层Makefile 中的ARCH 和CROSS_COMPILE，直接将其设置为对应的架构和编译器，比如本教程将ARCH 设置为为arm，CROSS_COMPILE 设置为arm-linux-gnueabihf-，如下所示：

252 ARCH ?= arm 253 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-

设置好以后我们就可以使用如下命令编译Linux 了：

make xxx_defconfig //使用默认配置文件配置Linux make menuconfig //启动图形化配置界面 make -j16 //编译Linux

9、调用scripts/Kbuild.include 文件
同uboot 一样，Linux 顶层Makefile 也会调用文件scripts/Kbuild.include，顶层Makefile 相应代码如下：

348 # We need some generic definitions (do not try to remake the file). 349 scripts/Kbuild.include: ; 350 include scripts/Kbuild.include

10、交叉编译工具变量设置
顶层Makefile 中其他和交叉编译器有关的变量设置如下：

353 AS = $(CROSS_COMPILE)as 354 LD = $(CROSS_COMPILE)ld 355 CC = $(CROSS_COMPILE)gcc 356 CPP = $(CC) -E 357 AR = $(CROSS_COMPILE)ar 358 NM = $(CROSS_COMPILE)nm 359 STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip 360 OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy 361 OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

LA、LD、CC 等这些都是交叉编译器所使用的工具。
11、头文件路径变量
顶层Makefile 定义了两个变量保存头文件路径：USERINCLUDE 和LINUXINCLUDE，相关代码如下：

381 USERINCLUDE := \ 382 -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include/uapi \ 383 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \ 384 -I$(srctree)/include/uapi \ 385 -Iinclude/generated/uapi \ 386 -include $(srctree)/include/linux/kconfig.h 387 388 # Use LINUXINCLUDE when you must reference the include/ directory. 389 # Needed to be compatible with the O= option 390 LINUXINCLUDE := \ 391 -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include \ 392 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \ 393 -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated \ 394 $(if $(KBUILD_SRC), -I$(srctree)/include) \ 395 -Iinclude \ 396 $(USERINCLUDE)

第381~386 行是USERINCLUDE 是UAPI 相关的头文件路径，第390~396 行是LINUXINCLUDE 是Linux 内核源码的头文件路径。重点来看一下LINUXINCLUDE，其中 srctree=.，hdr-arch=arm，KBUILD_SRC 为空，因此，将USERINCLUDE 和LINUXINCLUDE 展开以后为：

USERINCLUDE := \ -I./arch/arm/include/uapi \ -Iarch/arm/include/generated/uapi \ -I./include/uapi \ -Iinclude/generated/uapi \ -include ./include/linux/kconfig.h LINUXINCLUDE := \ -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

12、导出变量
顶层Makefile 会导出很多变量给子Makefile 使用，导出的这些变量如下：

417 export VERSION PATCHLEVEL SUBLEVEL KERNELRELEASE KERNELVERSION 418 export ARCH SRCARCH CONFIG_SHELL HOSTCC HOSTCFLAGS CROSS_COMPILE AS LD CC 419 export CPP AR NM STRIP OBJCOPY OBJDUMP 420 export MAKE AWK GENKSYMS INSTALLKERNEL PERL PYTHON UTS_MACHINE 421 export HOSTCXX HOSTCXXFLAGS LDFLAGS_MODULE CHECK CHECKFLAGS 422 423 export KBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS LINUXINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS 424 export KBUILD_CFLAGS CFLAGS_KERNEL CFLAGS_MODULE CFLAGS_GCOV CFLAGS_KASAN 425 export KBUILD_AFLAGS AFLAGS_KERNEL AFLAGS_MODULE 426 export KBUILD_AFLAGS_MODULE KBUILD_CFLAGS_MODULE KBUILD_LDFLAGS_MODULE 427 export KBUILD_AFLAGS_KERNEL KBUILD_CFLAGS_KERNEL 428 export KBUILD_ARFLAGS

make xxx_defconfig 过程第一次编译Linux 之前都要使用“make xxx_defconfig”先配置Linux 内核，在顶层Makefile中有“%config”这个目标，如下所示：

490 config-targets := 0 491 mixed-targets := 0 492 dot-config := 1 493 494 ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),) 495 ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),) 496 dot-config := 0 497 endif 498 endif 499 500 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),) 501 ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),) 502 config-targets := 1 503 ifneq ($(words $(MAKECMDGOALS)),1) 504 mixed-targets := 1 505 endif 506 endif 507 endif 508 509 ifeq ($(mixed-targets),1) 510 # ================================================================= 511 # We're called with mixed targets (*config and build targets). 512 # Handle them one by one. 513 514 PHONY += $(MAKECMDGOALS) __build_one_by_one 515 516 $(filter-out __build_one_by_one, $(MAKECMDGOALS)): __build_one_by_one 517 @: 518 519 __build_one_by_one: 520 $(Q)set -e; \ 521 for i in $(MAKECMDGOALS); do \ 522 $(MAKE) -f $(srctree)/Makefile $$i; \ 523 done 524 525 else 526 ifeq ($(config-targets),1) 527 # ================================================================ 528 # *config targets only - make sure prerequisites are updated, and 529 # descend in scripts/kconfig to make the *config target 530 531 # Read arch specific Makefile to set KBUILD_DEFCONFIG as needed. 532 # KBUILD_DEFCONFIG may point out an alternative default 533 # configuration used for 'make defconfig' 534 include arch/$(SRCARCH)/Makefile 535 export KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG 536 537 config: scripts_basic outputmakefile FORCE 538 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@ 539 540 %config: scripts_basic outputmakefile FORCE 541 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@ 542 543 else 563 endif # KBUILD_EXTMOD ......

第490~507 行和uboot 一样，都是设置定义变量config-targets、mixed-targets 和dot-config
的值，最终这三个变量的值为：

config-targets= 1 mixed-targets= 0 dot-config= 1

因为config-targets=1，因此第534 行~541 行成立。第534 行引用arch/arm/Makefile 这个文件，这个文件很重要，因为zImage、uImage 等这些文件就是由arch/arm/Makefile 来生成的。
第535 行导出变量KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG。
第537 行，没有目标与之匹配，因此不执行。
第540 行，“make xxx_defconfig”与目标“%config”匹配，因此执行。“%config”依赖scripts_basic、outputmakefile 和FORCE，“%config”真正有意义的依赖就只有scripts_basic，scripts_basic 的规则如下：

448 scripts_basic: 449 $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic 450 $(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

build 定义在文件scripts/Kbuild.include 中，值为build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build
obj，因此将示例代码35.5.1.2 展开就是：

scripts_basic: @make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic //也可以没有@，视配置而定 @rm -f . tmp_quiet_recordmcount //也可以没有@

接着回到示例代码35.5.1.1 的目标“%config”处，内容如下：

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

将命令展开就是：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

Makefile.build 脚本分析从上一小节可知，“make xxx_defconfig“配置Linux 的时候如下两行命令会执行脚本
scripts/Makefile.build：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic @make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

我们依次来分析一下：
1、scripts_basic 目标对应的命令
scripts_basic 目标对应的命令为：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。打开文件scripts/Makefile.build，有如下代码：

41 # The filename Kbuild has precedence over Makefile 42 kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src)) 43 kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile) 44 include $(kbuild-file)

将kbuild-dir 展开后为：

kbuild-dir=./scripts/basic

将kbuild-file 展开后为：

kbuild-file= ./scripts/basic/Makefile

最后将59 行展开，即：

include ./scripts/basic/Makefile

继续分析scripts/Makefile.build，如下代码：

94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \ 95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \ 96 $(subdir-ym) $(always) 97 @:

__build 是默认目标，因为命令“@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic”没有指
定目标，所以会使用到默认目标__build。在顶层Makefile 中，KBUILD_BUILTIN 为1，
KBUILD_MODULES 为空，因此展开后目标__build 为：

__build:$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always) @:

可以看出目标__build 有5 个依赖：builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym 和always。
这5 个依赖的具体内容如下：

builtin-target = lib-target = extra-y = subdir-ym = always = scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c

只有always 有效，因此__build 最终为：

__build: scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c @:

__build 依赖于scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c，所以要先将scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c.c 这两个文件编译成fixdep 和bin2c。
综上所述，scripts_basic 目标的作用就是编译出scripts/basic/fixdep 和scripts/basic/bin2c 这两个软件。
2、%config 目标对应的命令
%config 目标对应的命令为：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig，此命令会使用到的各个变量值如下：

src= https://www.it610.com/article/scripts/kconfig kbuild-dir = ./scripts/kconfig kbuild-file = ./scripts/kconfig/Makefile include ./scripts/kconfig/Makefile

可以看出，Makefile.build 会读取scripts/kconfig/Makefile 中的内容，此文件有如下所示内容：

113 %_defconfig: $(obj)/conf 114 $(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

目标%_defconfig 与xxx_defconfig 匹配，所以会执行这条规则，将其展开就是：

%_defconfig: scripts/kconfig/conf @ scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/arm/configs/%_defconfig Kconfig

%_defconfig 依赖scripts/kconfig/conf，所以会编译scripts/kconfig/conf.c 生成conf 这个软件。此软件就会将%_defconfig 中的配置输出到.config 文件中，最终生成Linux kernel 根目录下的.config 文件。
make 过程使用命令“make xxx_defconfig”配置好Linux 内核以后就可以使用“make”或者“make all”命令进行编译。顶层Makefile 有如下代码：

125 PHONY := _all 126 _all: ...... 192 PHONY += all 193 ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),) 194 _all: all 195 else 196 _all: modules 197 endif ...... 608 all: vmlinux

第126 行，_all 是默认目标，如果使用命令“make”编译Linux 的话此目标就会被匹配。
第193 行，如果KBUILD_EXTMOD 为空的话194 行的代码成立。
第194 行，默认目标_all 依赖all。
第608 行，目标all 依赖vmlinux，所以接下来的重点就是vmlinux！
顶层Makefile 中有如下代码：

904 # Externally visible symbols (used by link-vmlinux.sh) 905 export KBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y) 906 export KBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y) 907 export KBUILD_LDS := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds 908 export LDFLAGS_vmlinux 909 # used by scripts/pacmage/Makefile 910 export KBUILD_ALLDIRS := $(sort $(filter-out arch/%,$(vmlinux-alldirs)) arch Documentation include samples scripts tools virt) 911 912 vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN) 913 914 # Final link of vmlinux 915 cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux) 916 quiet_cmd_link-vmlinux = LINK $@ 917 918 # Include targets which we want to 919 # execute if the rest of the kernel build went well. 920 vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE 921 ifdef CONFIG_HEADERS_CHECK 922 $(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile headers_check 923 endif 924 ifdef CONFIG_SAMPLES 925 $(Q)$(MAKE) $(build)=samples 926 endif 927 ifdef CONFIG_BUILD_DOCSRC 928 $(Q)$(MAKE) $(build)=Documentation 929 endif 930 ifdef CONFIG_GDB_SCRIPTS 931 $(Q)ln -fsn `cd $(srctree) && /bin/pwd`/scripts/gdb/vmlinux-gdb.py 932 endif 933 +$(call if_changed,link-vmlinux)

从第920 行可以看出目标vmlinux 依赖scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE。第912 行定义了vmlinux-deps，值为：
vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)
第905 行，KBUILD_VMLINUX_INIT= $(head-y) $(init-y)。
第906 行，KBUILD_VMLINUX_MAIN = $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)。
第907 行，KBUILD_LDS= arch/ $ (SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds，其中SRCARCH=arm，因此KBUILD_LDS= arch/arm/kernel/vmlinux.lds。
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。
第933 行的命令用于链接生成vmlinux。
重点来看一下$ (head-y) 、$ (init-y)、$ (core-y) 、$ (libs-y) 、$ (drivers-y) 和$ (net-y)这六个变量的值。
1、head-y
head-y 定义在文件arch/arm/Makefile 中，内容如下：

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 最终的值为：

head-y = arch/arm/kernel/head.o

2、init-y、drivers-y 和net-y
在顶层Makefile 中有如下代码：

558 init-y := init/ 559 drivers-y := drivers/ sound/ firmware/ 560 net-y := net/ ...... 896 init-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y)) 898 drivers-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y)) 899 net-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(net-y))

从示例代码35.5.3.4 可知，init-y、libs-y、drivers-y 和net-y 最终的值为：

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

3、libs-y

libs-y 基本和init-y 一样，在顶层Makefile 中存在如下代码： 561 libs-y := lib/ ...... 900 libs-y1 := $(patsubst %/, %/lib.a, $(libs-y)) 901 libs-y2 := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y)) 902 libs-y := $(libs-y1) $(libs-y2)

根据示例代码35.5.3.5 可知，libs-y 应该等于“lib.a built-in.o”，这个只正确了一部分！因为
在arch/arm/Makefile 中会向libs-y 中追加一些值，代码如下：

286 libs-y := arch/arm/lib/ $(libs-y)

arch/arm/Makefile 将libs-y 的值改为了：arch/arm/lib $(libs-y)，展开以后为：

libs-y = arch/arm/lib lib/

因此根据示例代码35.5.3.5 的第900~902 行可知，libs-y 最终应该为：

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

4、core-y
core-y 和init-y 也一样，在顶层Makefile 中有如下代码：

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

但是在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)

第269~274 行根据不同的配置向core-y 追加不同的值，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/”。
第277~282 行就是对core-y 直接追加的值。
在顶层Makefile 中有如下一行：

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

经过上述代码的转换，最终core-y 的值为：

core-y = usr/built-in.oarch/arm/vfp/built-in.o \ arch/arm/vdso/built-in.oarch/arm/kernel/built-in.o \ arch/arm/mm/built-in.oarch/arm/common/built-in.o \ arch/arm/probes/built-in.oarch/arm/net/built-in.o \ arch/arm/crypto/built-in.oarch/arm/firmware/built-in.o \ arch/arm/mach-imx/built-in.okernel/built-in.o\ mm/built-in.ofs/built-in.o \ ipc/built-in.osecurity/built-in.o \ crypto/built-in.oblock/built-in.o

关于head-y 、init-y、core-y 、libs-y 、drivers-y 和net-y 这6 个变量就讲解到这里。这些变量都是一些built-in.o 或.a 等文件，这个和uboot 一样，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。
示例代码35.5.3.2 第933 行的命令“+ ( c a l l i f c h a n g e d , l i n k ? v m l i n u x ) ” 表示将 (call if_changed,link-vmlinux) ”表示将 (callifc?hanged,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，如下所示：

247 if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)), \ 248 @set -e; \ 249 $(echo-cmd) $(cmd_$(1)); \ 250 printf '%s\n' 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)

any-prereq 用于检查依赖文件是否有变化，如果依赖文件有变化那么any-prereq 就不为空，否则就为空。arg-check 用于检查参数是否有变化，如果没有变化那么arg-check 就为空。
第248 行，“@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。
第249 行，$ (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。cmd_link-vmlinux 在顶层Makefile 中有如下所示定义：

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，根据示例代码35.5.3.2 可知，这个文件为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 最终的值为：

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！在link-vmlinux.sh 中有如下所示代码：

51 vmlinux_link() 52 { 53 local lds="${objtree}/${KBUILD_LDS}" 54 55 if [ "${SRCARCH}" != "um" ]; then 56 ${LD} ${LDFLAGS} ${LDFLAGS_vmlinux} -o ${2} \ 57 -T ${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \ 58 --start-group ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} --end-group ${1} 59 else 60 ${CC} ${CFLAGS_vmlinux} -o ${2} \ 61 -Wl,-T,${lds} ${KBUILD_VMLINUX_INIT} \ 62 -Wl,--start-group \ 63 ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} \ 64 -Wl,--end-group \ 65 -lutil ${1} 66 rm -f linux 67 fi 68 } ...... 216 info LD vmlinux 217 vmlinux_link "${kallsymso}" vmlinux

vmliux_link 就是最终链接出vmlinux 的函数，第55 行判断SRCARCH 是否等于“um”，如果不相等的话就执行56~58 行的代码。因为SRCARCH=arm，因此条件成立，执行56~58 行的代码。这三行代码就应该很熟悉了！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，这两个变量在示例代码35.5.3.2 中已经讲解过了。
第217 行调用vmlinux_link 函数来链接出vmlinux。
使用命令“make V=1”编译Linux，会有如图35.5.3.1 所示的编译信息：

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至此我们基本理清了make 的过程，重点就是将各个子目录下的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。接下来的问题就是这些子目录下的built-in.o、.a 等文件又是如何编译出来的呢？
built-in.o 文件编译生成过程根据示例代码35.5.3.2 第920 行可知，vmliux 依赖vmlinux-deps，而vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)，KBUILD_LDS是链接脚本，这里不考虑，剩下的KBUILD_VMLINUX_INIT 和KBUILD_VMLINUX_MAIN 就是各个子目录下的built-in.o、.a 等文件。最终vmlinux-deps 的值如下：

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除了arch/arm/kernel/vmlinux.lds 以外，其他都是要编译链接生成的。在顶层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)))

vmlinux-dirs 看名字就知道和目录有关，此变量保存着生成vmlinux 所需源码文件的目录，值如下：

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在顶层Makefile 中有如下代码：

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

目标vmlinux-dirs 依赖prepare 和scripts，这两个依赖不去浪费时间了，重点看一下第947行的命令。build 前面已经说了，值为“-f ./scripts/Makefile.build obj”，因此将947 行的命令展开就是：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=$@

$@表示目标文件，也就是vmlinux-dirs 的值，将vmlinux-dirs 中的这些目录全部带入到命令中，结果如下：

@ 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

这些命令运行过程其实都是一样的，我们就以“@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init”这个命令为例，讲解一下详细的运行过程。这里又要用到Makefile.build 这个脚本了，此脚本默认目标为__build，这个在35.5.2 小节已经讲过了，我们再来看一下，__build 目标对应的规则如下：

94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \ 95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \ 96 $(subdir-ym) $(always) 97 @:

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) @:

重点来看一下builtin-target 这个依赖，builtin-target 同样定义在文件scripts/Makefile.build中，定义如下：

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

第87 行就是builtin-target 变量的值，为“$(obj)/built-in.o”，这就是这些built-in.o 的来源了。
要生成built-in.o，要求obj-y、obj-m、obj-、subdir-m 和lib-target 这些变量不能全部为空。最后一个问题：built-in.o 是怎么生成的？在文件scripts/Makefile.build 中有如下代码：

325 # 326 # Rule to compile a set of .o files into one .o file 327 # 328 ifdef builtin-target 329 quiet_cmd_link_o_target = LD $@ 330 # If the list of objects to link is empty, just create an empty built-in.o 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) $@) 335 336 $(builtin-target): $(obj-y) FORCE 337 $(call if_changed,link_o_target) 338 339 targets += $(builtin-target) 340 endif # builtin-target

第336 行的目标就是builtin-target，依赖为obj-y，命令为“KaTeX parse error: Double subscript at position 24: …_changed,link_o_?target)”，也就是调用函…(1)所对应的命令($(1)就是函数的第1 个参数)，在这里就是调用
cmd_link_o_target 所对应的命令，也就是第331~334 行的命令。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。
make zImage 过程 1、vmlinux、Image，zImage、uImage 的区别
前面几小节重点是讲vmlinux 是如何编译出来的，vmlinux 是ELF 格式的文件，但是在实际中我们不会使用vmlinux，而是使用zImage 或uImage 这样的Linux 内核镜像文件。那么vmlinux、zImage、uImage 他们之间有什么区别呢？
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，如图35.5.5.1 所示：

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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 左右如图35.5.5.2 所示：

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相比vmlinux 的16MB，Image 缩小到了12MB。
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，如图35.5.5.3 所示：

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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。
使用“make”、“make all”、“make zImage”这些命令就可以编译出zImage 镜像，在arch/arm/Makefile 中有如下代码：

310 BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage ...... 315 $(BOOT_TARGETS): vmlinux 316 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

第310 行，变量BOOT_TARGETS 包含zImage，Image，xipImage 等镜像文件。
第315 行，BOOT_TARGETS 依赖vmlinux，因此如果使用“make zImage”编译的Linux 内
核的话，首先肯定要先编译出vmlinux。
第316 行，具体的命令，比如要编译zImage，那么命令展开以后如下所示：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/boot/zImage

【正点IMX6ULL系统移植|Linux 内核顶层Makefile 详解】看来又是使用scripts/Makefile.build 文件来完成vmlinux 到zImage 的转换。
关于Linux 顶层Makefile 就讲解到这里，基本和uboot 的顶层Makefile 一样，重点在于vmlinux 的生成。最后将vmlinux 压缩成我们最常用的zImage 或uImage 等文件。