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Linux內核編譯

一、linux內核的配置與編譯：

1.配置內核

1)導入默認配置：

make xxxx_defconfig

注1：xxxx表示內核支持的芯片的名稱 比如make exynos_defconfig

注2：內核源碼中對每個支持的芯片都有默認的配置，默認配置很少只能保證系統(tǒng)完成最基本的功能

注3：可以通過直接修改.config文件來進行內核的配置(麻煩)，所有內核配置的本質都是修改.config文件

注4：配置文件中xxxx=y表示添加了該功能，注釋表示不添加該功能(減小內核體積)

2)修改配置(內核提供了幾種簡單的配置方法，其本質都是修改.config文件中的配置)

make gconfig 依賴于GTK庫

make xconfig 依賴于QT庫

make config 麻煩

-> make menuconfig

選中的狀態(tài)切換：空格

搜索一個選項：/

[ ] 有兩種狀態(tài)。

輸入Y，顯示為“*”，表示內核中該功能被選中，相關功能代碼將會被編譯進內核。

輸入N，顯示為空，表示內核中該功能沒有被選中。

< > 有三種狀態(tài)

輸入Y，顯示為“*”，表示內核中該功能被選中

輸入N，顯示為空，表示內核中該功能沒有被選中

輸入M，則顯示為“M”，表示內核中該功能被選為模塊(編譯后與內核鏡像不在同一文件)

2.編譯內核

make uImage 編譯內核鏡像(編譯選中為“*”的選項到內核)

make modules 編譯內核模塊(編譯選中為“M”的選項)

make dtbs 編譯設備樹文件(使驅動與設備建立關系的文件)

make clean 刪除文件

二、在內核中添加子菜單：

每一級目錄中都包含一個Kconfig文件，用于生成選配菜單的。按照Kconfig的語法修改對應的Kconfig文件就可以在菜單中添加自己的選項。在一個Kconfig文件中menu是本級菜單，如menu "Character devices"，如果我們想在該菜單下自己添加子菜單按照語法添加在menu和endmenu之間即可

語法：

config FS4412_LED # 固定語法，config XXX，XXX用來與MakeFile關聯(lián)，即配置后MakeFile會按照該配置進行編譯

tristate "FS4412LED Device Support"

# tristate “菜單顯示名稱”;tristate表示該選項有三個狀態(tài)<>(即可以選擇成N/Y/M)，bool表示有兩個選項[](N/Y)

default n

# default n 默認是'N'，即不添加該功能 default y 默認添加該功能default m 默認編譯成模塊(重新配置后生效)

depends on ARCH_EXYNOS4

# depends on 依賴的菜單 當有依賴關系的選項沒有被選擇時該選項也不顯示

help

support leddevice on FS4412 develop board # 幫助文檔 可有可無

詳情參考：Documentation/kbuild

將自己的模塊添加到菜單的步驟：

1.修改Kconfig添加子菜單

2.添加對應的.C文件(驅動文件)

3.修改對應的Makefile使菜單與編譯關聯(lián)(將驅動文件編譯)

三、linux內核(uImage)的編譯過程：

1.在頂層目錄下執(zhí)行make uImage

2.頂層目錄下的MakeFile

155 srctree := $(if $(KBUILD_SRC),$(KBUILD_SRC),$(CURDIR))

# srctree為當前MakeFile所在目錄

198 ARCH ?= arm # 自己修改的

203 SRCARCH := $(ARCH)

504 include $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/Makefile

-> include arch/arm/MakeFile

-> 執(zhí)行make uImage后會根據(jù)我們設置的CPU架構，執(zhí)行對應架構下的MakeFile

3.arch/arm/MakeFile

291 boot := arch/arm/boot

299 BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage

# uImage屬于BOOT_TARGETS中的一個成員

304 $(BOOT_TARGETS): vmlinux

# 生成uImage就要生成BOOT_TARGETS大目標

# 依賴源碼頂層目錄下的vmlinux(編譯過程中生成的文件)

305 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

# Q是對@的封裝 不輸出編譯信息

# MAKE是對make -C的封裝 -C表示切換到指定目錄下的MakeFile

# $(build)=$(boot) -> build = arch/arm/boot

# MACHINE=$(MACHINE) -> MACHINE := arch/arm/mach-exynos

# $(boot)/$@ -> arch/arm/boot/uImage

-> make -C arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/mach-exynos arch/arm/boot/uImage

-> 依賴頂層目錄下的vmlinux，切到arch/arm/boot下的MakeFile(參數(shù)是MACHINE)執(zhí)行，在arch/arm/boot/下生成目標uImage(uImage就是在該目錄)

/***************MACHINE變量的來源******************/

.config/291 CONFIG_ARCH_EXYNOS=y

155 machine-$(CONFIG_ARCH_EXYNOS) += exynos

-> 在最開始導入配置時產(chǎn)生了.config文件，.config中只對CONFIG_ARCH_EXYNOS進行了賦值(其他都注釋)

-> machine-y += exynos 即 machine-y = exynos

232 ifneq ($(machine-y),)

# 比較machine-y與空的值(machine-y = exynos)，不相等

233 MACHINE := arch/arm/mach-$(word 1,$(machine-y))/ # word 1,$(machine-y) word為函數(shù) 表示從machine-y變量中取第一個單詞

-> MACHINE := arch/arm/mach-exynos

/********************************************************************/

4.arch/arm/boot/Makefile

78 $(obj)/uImage: $(obj)/zImage FORCE

# 依賴于zImage obj表示當前MakeFile所在路徑 FORCE強制編譯不管是否編譯過

79 @$(check_for_multiple_loadaddr)

80 $(call if_changed,uimage)

81 @$(kecho) ' Image $@ is ready' # 輸出信息

-> 依賴當前目錄下的zImage生成uImage

-> 追蹤zImage

30 ifeq ($(CONFIG_XIP_KERNEL),y)

# CONFIG_XIP_KERNEL在.config中定義 沒有賦值

41 else

54 $(obj)/zImage: $(obj)/compressed/vmlinux FORCE

# 依賴arch/arm/boot/compressed/vmlinux(與之前不是同一個)

55 $(call if_changed,objcopy)

# 使用gcc編譯出的程序都是elf格式的，需要進行二進制格式的轉換

56 @$(kecho) ' Kernel: $@ is ready' # 顯示信息

51 $(obj)/compressed/vmlinux: $(obj)/Image FORCE

# vmlinux依賴于arch/arm/boot/Image

52 $(Q)$(MAKE) $(build)=$(obj)/compressed $@

# make -C arch/arm/boot/compressed arch/arm/boot/compressed/vmlinux

-> 依賴arch/arm/boot/Image，切換到arch/arm/boot/compressed/下的MakeFile生成vmlinux

/***********MACHINE參數(shù)的引用*******************/

arch/arm/boot/Makefile

14 ifneq ($(MACHINE),)

# arch/arm/MakeFile中傳參進來MACHINE=arch/arm/mach-exynos

15 include $(srctree)/$(MACHINE)/Makefile.boot

# include arch/arm/mach-exynos/Makefile.boot

16 endif

arch/arm/mach-exynos/Makefile.boot

1 zreladdr-y += 0x40008000

# 內核的入口地址(運行起始地址)

2 params_phys-y := 0x40000100

# uboot和內核協(xié)商好的存放參數(shù)的位置

arch/arm/boot/Makefile

22 ZRELADDR := $(zreladdr-y)

# ZRELADDR = 0x40008000

23 PARAMS_PHYS := $(params_phys-y)

# PARAMS_PHYS = 0x40000100

24 INITRD_PHYS := $(initrd_phys-y)

25

26 export ZRELADDR INITRD_PHYS PARAMS_PHYS

# 導出讓全局可用

/*****************************************************************/

5.arch/arm/boot/compressed/MakeFile

185 $(obj)/vmlinux: $(obj)/vmlinux.lds $(obj)/$(HEAD) $(obj)/piggy.$(suffix_y).o \

186 $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) $(lib1funcs) $(ashldi3) \

187 $(bswapsdi2) FORCE

# vmlinux依賴很多文件產(chǎn)生

# 依賴文件的來源

# $(obj)/vmlinux.lds

# arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds 鏈接腳本決定elf文件的排版(內核源文件)

# $(obj)/$(HEAD) = arch/arm/boot/compressed/$(HEAD)

# 25 HEAD = head.o 由 head.S生成(內核源文件)

# $(obj)/piggy.$(suffix_y).o

# 86 suffix_$(CONFIG_KERNEL_GZIP) = gzip

# .config/40 CONFIG_KERNEL_GZIP=y 導入默認配置時配置的內核的壓縮格式

# ->suffix_y = gzip

# -> $(obj)/piggy.$(suffix_y).o = arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.o 由 piggy.gzip.S(編譯中間生成)生成

# $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) # 給變量$(OBJS))添加前綴$(addprefix $(obj)/

# 26 OBJS += misc.o decompress.o -> OBJS = misc.o decompress.o

# -> $(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) = arch/arm/boot/compressed/misc.o decompress.o 由 misc.c decompress.c生成(內核源文件)

# 這兩個文件用于解壓內核 內核當中包含了解壓的代碼

# $(lib1funcs)

# 148 lib1funcs = $(obj)/lib1funcs.o -> lib1funcs = arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o(lib1funcs.S生成)

# 150 $(obj)/lib1funcs.S: $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/lib/lib1funcs.S(內核源文件)

# $(ashldi3)

# 154 ashldi3 = $(obj)/ashldi3.o -> ashldi3 = arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o(ashldi3.S生成)

# 156 $(obj)/ashldi3.S: $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/lib/ashldi3.S(內核源文件)

# $(bswapsdi2)

# 160 bswapsdi2 = $(obj)/bswapsdi2.o -> bswapsdi2 = arch/arm/boot/compressed/bswapsdi2.o(bswapsdi2.S生成)

# 162 $(obj)/bswapsdi2.S: $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/lib/bswapsdi2.S(內核源文件)

/******************************piggy.gzip.o********************************/

# 195 $(obj)/piggy.$(suffix_y).o: $(obj)/piggy.$(suffix_y) FORCE -> piggy.gzip.o:piggy.gzip -> piggy.gzip.o依賴piggy.gzip

# 192 $(obj)/piggy.$(suffix_y): $(obj)/../Image FORCE -> piggy.gzip:arch/arm/boot/Image FORCE -> piggy.gzip依賴上層目錄的Image

-> 退回上層目錄追蹤arch/arm/boot/Image

/*************************************************************************/

6.arch/arm/boot/MakeFile

47 $(obj)/Image: vmlinux FORCE

# 依賴頂層源碼下的vmlinux FORCE強制執(zhí)行

48 $(call if_changed,objcopy)

49 @$(kecho) ' Kernel: $@ is ready'

-> 退回頂層源碼下追蹤vmlinux

7.頂層目錄MakeFile

817 vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE

# scripts/link-vmlinux.sh 編譯需要的腳本

# 809 vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

# 追蹤得到一些路徑下的源文件

# 802 export KBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y)

# 803 export KBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)

# 804 export KBUILD_LDS := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds

# 鏈接腳本(兩次鏈接過程)

逆序總結：uImage由zImage通過uboot中的工具為其添加頭部生成

zImage由arch/arm/boot/compressed/vmlinux(elf格式)文件經(jīng)過二進制格式轉換生成

vmlinux由/arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip(壓縮后的內核)和misc.c、decompress.c、(用于解壓內核的代碼)按照vmlinux.lds鏈接生成(二次鏈接)

piggy.gzip由/arch/arm/boot/Image文件(不包含解壓代碼的二進制內核文件)壓縮得到

Image文件是由源碼頂層目錄下的vmlinux(elf格式)經(jīng)過二進制轉換生成的

vmlinux是由一系列的內核源碼與工具按照鏈接腳本arch/arm/kernel/vmlinux.lds鏈接生成(一次鏈接)

順序總結：一系列的源碼與工具按照arch/arm/kernel/vmlinux.lds與各級Makefile的規(guī)則編譯生成源碼頂層目錄下的vmlinux(elf格式內核)即第一次鏈接

vmlinux經(jīng)過二進制轉換生成arch/arm/boot/Image(二進制格式的內核)

Image文件經(jīng)過壓縮得到piggy.gzip文件(壓縮后的二進制內核)(piggy.gzip文件的運行需要解壓)

piggy.gzip與解壓該文件的代碼misc.c、decompress.c、等按照鏈接腳本arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds鏈接成一個文件(第二次鏈接)vmlinux(elf)

vmlinux文件經(jīng)過二進制轉換生成zImage

zImage經(jīng)過添加頭部生成uImage