• Linux内核源码编译-built-in.o 文件编译生成过程

    一.  Linux内核源码make过程

    之前的文章分析了 Linux内核源码的 make过程。顶层 Makefile会编译 目标 _all，经过上一篇文章的分析，目标_all 最终依赖于 vmlinux。

    之前理清了 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？

    二.  built-in.o 文件编译生成过程

    1.  vmlinux的依赖项vmlinux-deps

    vmliux 依赖 vmlinux-deps，而 vmlinux-deps 如下：

    vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

    KBUILD_LDS 是链接脚本，这个不需要分析，剩下的 依赖项 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： 
    1. vmlinux-deps = arch/arm/kernel/vmlinux.lds    arch/arm/kernel/head.o \
    2.                init/built-in.o                usr/built-in.o \
    3.                arch/arm/vfp/built-in.o        arch/arm/vdso/built-in.o \
    4.                arch/arm/kernel/built-in.o     arch/arm/mm/built-in.o \
    5.                arch/arm/common/built-in.o     arch/arm/probes/built-in.o \
    6.                arch/arm/net/built-in.o        arch/arm/crypto/built-in.o \
    7.                arch/arm/firmware/built-in.o   arch/arm/mach-imx/built-in.o \
    8.                kernel/built-in.o              mm/built-in.o \
    9.                fs/built-in.o                  ipc/built-in.o \
    10.                security/built-in.o            crypto/built-in.o\
    11.                block/built-in.o               arch/arm/lib/lib.a\
    12.                lib/lib.a                      arch/arm/lib/built-in.o\
    13.                lib/built-in.o                 drivers/built-in.o \
    14.                sound/built-in.o               firmware/built-in.o \
    15.                net/built-in.o

    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： 
    1. 889 vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
    2. 890 $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
    3. 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： 
    1. vmlinux-dirs = init             usr               arch/arm/vfp \
    2.                arch/arm/vdso    arch/arm/kernel   arch/arm/mm \
    3.                arch/arm/common  arch/arm/probes   arch/arm/net \
    4.                arch/arm/crypto  arch/arm/firmware arch/arm/mach-imx\
    5.                kernel           mm                fs \
    6.                ipc              security          crypto \
    7.                block            drivers           sound \
    8.                firmware         net               arch/arm/lib \
    9.                lib

    在顶层 Makefile 中有如下代码： 
    1. 946 $(vmlinux-dirs): prepare scripts
    2. 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，第 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（这里只列出了 vmlinux-dirs的一部分）：

    2. 以一条命令举例

    这些命令运行过程其实都是一样的，我们就以以下的一条命令举例说明，讲解一下详细的运行过程： 
    “@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init”

    这里又要用到 Makefile.build 这个脚本了，此脚本默 认目标为__build，

    我们再来看一下，__build 目标对应的规则如 下： 

    1. 94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target)
    2. $(extra-y)) \
    3. 95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
    4. 96 $(subdir-ym) $(always)
    5. 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。 __build 目标简化为： 
    1. __build: $(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always)
    2.  @:

    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： 
    1. 86 ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(libtarget)),)
    2. 87 builtin-target := $(obj)/built-in.o
    3. 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： 
    1. 328 ifdef builtin-target
    2. 329 quiet_cmd_link_o_target = LD $@
    3. 330 # If the list of objects to link is empty, just create an empty 
    4. built-in.o
    5. 331 cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
    6. 332 $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) \
    7. 333 $(cmd_secanalysis),\
    8. 334 rm -f $@; $(AR) rcs$(KBUILD_ARFLAGS) $@)
    9. 335
    10. 336 $(builtin-target): $(obj-y) FORCE
    11. 337 $(call if_changed,link_o_target)
    12. 338
    13. 339 targets += $(builtin-target)
    14. 340 endif # builtin-target

    第 336 行的目标就是 builtin-target ，依赖为 obj-y，目标builtin-target对用的命令为： 
    $(call if_changed,link_o_target)

    也就是调用函数 if_changed，参数为 link_o_target，其返回值就是具体的命令。前面讲过了 if_changed，它会调用 cmd_$(1)所对应的命令($(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。

    vmlinux-deps 对应的其它命令的工作过程，与上述 "@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init" 命令类似。最终生成 不同目录下的 built-in.o文件。

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/wojiaxiaohuang2014/article/details/133177822