2021年08月20日 | 1_5.3.3_内核配置裁剪及启动流程_内核启动流程分析之Makefile_P

分析Makefile，主要是：

找到第1个文件，从这个文件入手分析启动流程；

链接脚本，分析文件分布情况。

涉及的文件分类如下：

kbuild Makefile

首先来看子目录下面的Makefile，也就是kbuild Makefile，每个子目录下面都会有一个Makefile，它们的主要功能是设置该目录的文件的编译选项。

选取一个子目录下的Makefile来研究一下。

其中大部分的内容是设置文件的编译选项。

假设有两个文件a.c和b.c，如果需要单独的将它们编译进内核，可以使用如下语句：

obj-y += a.o b.o

那么，如果要将这两个文件编成一个模块呢？

在内核的Document/kbuild目录下有一个makefile.txt文件，查看makefile.txt，可以发现下图描述。

内核需要知道你想要生成的模块由哪些文件组成，因此你需要通过一个$(-objs)变量来告诉内核。

在这个例子中，模块名字叫做isdn.o。Kbuild会编译 $ (isdn-objs)变量中的文件，然后对这些文件使用"$(LD) -r"来生成isdn.o。

也就是说，如果要将a.c和b.c编成一个模块，那么需要使用如下指令：

obj-y += ab.o（这个名字不重要）

ab-objs := a.o b.o

另外，使用后缀-y也是可以的，指令如下：

obj-y += ab.o（这个名字不重要）

ab-y := a.o b.o

makefiles.txt中还提到，如果需要在编译时再决定一个文件是否加入这个模块，也是可以实现的。具体实现如上图的第二个例子所描述。（如果不想编入内核，只是变成一个动态库，那么-y参数就替换为-m即可，生成的模块类型则是.ko类型）

子目录下的Makefile就先理解到这里，规则先不看，接下来是架构相关的Makefile（arch/ $(ARCH)/Makefile）。

arch/ $(ARCH)/Makefile

架构相关的Makefile主要决定哪些体系结构相关的文件参与内核的生成，并提供一些规则来生成特定格式的内核映像。

查看一下arch/arm目录下的Makefile。

编译内核时，我们使用make或者make uImage指令，直接从指令分析入手，就不单独看这个Makefile了，不然思路不够清晰。

根据make uImage分析Makefile，在arch/arm目录下找到uImage（2440是arm架构，使用的arch/arm目录下的Makefile，如果是其他架构，则使用对应架构下的Makefile）。

可以看到，uImage的编译依赖于vmlinux，再查找vmlinux，在顶层Makefile找到了它的依赖关系。

暂时知道arch/arm/的Makefile是被包含到顶层Makefile，先来看一下.config。

.config

之前分析的时候说过，.config文件会生成autoconf.h和auto.conf文件，查找顶层Makefile，可以看到这两个文件也被包含进来了。

打开.config，可以看到里面全部都是这样的定义语句，表示的意思就不赘述了，之前已经有详细的说明了。

顶层Makefile

还是以指令make uImage来分析，根据上面的分析，可以知道uImage依赖于vmlinux，vmlinux又依赖于 $(vmlinux-lds) $(vmlinux-init) $(vmlinux-main) $(kallsyms.o) FORCE。

从名字可以看出，init应该是初始化相关，lds应该是链接，main应该是主函数。

我们前面分析uImage的时候知道，uImage是由 “头部（64字节）+真正的内核”组成的，其中真正的内核就是vmlinux。

查找vmlinux-init，得到如下信息。

对于vmlinux-init的分析如下：

vmlinux-init := $(head-y) $(init-y)

head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o arch/arm/kernel/init_task.o

其中，$(MMUEXT)在arch/arm/Makefile前面定义，对于没有MMU的处理器，MMUEXT的值为-nommu，使用文件head-nommu.S；对于有MMU的处理器，其值为空，使用head.S文件。

所以：head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o arch/arm/kernel/init_task.o

还有一个$(init-y)。

init-y := init/

init-y := $ (patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y))，其中， $(patsubst 原模式， 目标模式， 文件列表)。

所以，init-y := init/t/built-in.o，它的意思是所有init文件夹下的目标文件会被编程进一个模块叫build-in.o

综上，vmlinux-init := arch/arm/kernel/head.o arch/arm/kernel/init_task.o init/built-in.o

然后是vmlinux-main := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)，从名字分析，分别是核心，库，驱动，网络。

查找core-y，得：

core-y := usr/

core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

core-y += arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/

// If we have a machine-specific directory, then include it in the build.

core-y += $(MACHINE)

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

也就是：core-y := usr/ kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/，然后和上面一样生成各个文件夹的built-in.o，也就是将各个目录下的目标文件一起编译成一个模块。

其他 $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y) 也是类似的操作。

最后是链接脚本，vmlinux-lds := arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds，其中ARCH表示的是MCU架构，所以ARCH = arm，也就是：

vmlinux-lds := arch/arm/kernel/vmlinux.lds

打开arch/arm/kernel/vmlinux.lds，可以看到，其中开始的地址应该是一个虚拟地址，存放的是所有文件的head段，然后是初始化相关的代码段。顺序由链接时出现的文件顺序来决定。

直接查看编译信息可以更方便的了解这些信息，rm vmlinux先删除vmlinux，然后再make uImage V=1编译，V=1会将调试信息更详细的打印出来。

arm-linux-ld -EL -p --no-undefined -X -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o arch/arm/kernel/init_task.o init/built-in.o --start-group usr/built-in.o arch/arm/kernel/built-in.o arch/arm/mm/built-in.o arch/arm/common/built-in.o arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o arch/arm/mach-s3c2400/built-in.o arch/arm/mach-s3c2412/built-in.o arch/arm/mach-s3c2440/built-in.o arch/arm/mach-s3c2442/built-in.o arch/arm/mach-s3c2443/built-in.o arch/arm/nwfpe/built-in.o arch/arm/plat-s3c24xx/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 net/built-in.o --end-group .tmp_kallsyms2.o

echo ‘cmd_vmlinux := arm-linux-ld -EL -p --no-undefined -X -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o arch/arm/kernel/init_task.o init/built-in.o --start-group usr/built-in.o arch/arm/kernel/built-in.o arch/arm/mm/built-in.o arch/arm/common/built-in.o arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o arch/arm/mach-s3c2400/built-in.o arch/arm/mach-s3c2412/built-in.o arch/arm/mach-s3c2440/built-in.o arch/arm/mach-s3c2442/built-in.o arch/arm/mach-s3c2443/built-in.o arch/arm/nwfpe/built-in.o arch/arm/plat-s3c24xx/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 net/built-in.o --end-group .tmp_kallsyms2.o’ > ./.vmlinux.cmd

通过编译信息，可以知道，使用的链接脚本是arch/arm/kernel/vmlinux.lds（由arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S编译生成），第一个文件应该是一个汇编文件head.S，文件顺序与之前分析的vmlinux-init := arch/arm/kernel/head.o arch/arm/kernel/init_task.o init/built-in.o也相同。

所以，我们知道了：

找到第1个文件，从这个文件入手分析启动流程；（arch/arm/kernel/head.S）

链接脚本，分析文件分布情况。(arch/arm/kernel/vmlinux.lds)