关于Linux 2.6内核Makefile的分析

［摘要］ 由于Linux的独特优势，使越来越多的企业和科研机构把目光转向Linux的开发和研究上。目前Linux最新的稳定内核版本为2.6.17，但是当今绝大部分对于Linux Makefile的介绍文章都是基于2.4内核的，可以说关于2.6内核Makefile相关的文章凤毛麟角，笔者抽时间完成了这篇分析文章，让读者迅速熟悉Linux最新Makefile体系，从而加深对内核的理解，同时也希望能对Linux在公司的推广起到一定的推动作用，算是抛砖引玉吧！
　　1 Makefile组织层次
　　Linux的Make体系由如下几部分组成：
　　Ø 顶层Makefile
　　顶层Makefile通过读取配置文件，递归编译内核代码树的相关目录，从而产生两个重要的目标文件：vmlinux和模块。
　　Ø 内核相关Makefile
　　位于arch/$（ARCH） 目录下，为顶层Makefile提供与具体硬件体协结构相关的信息。
　　Ø 公共编译规则定义文件。
　　包括Makefile.build 、Makefile.clean、Makefile.lib、Makefile.host等文件组成。这些文件位于scripts目录中，定义了编译需要的公共的规则和定义。
　　Ø 内核配置文件 .config
　　通过调用make menuconfig或者make xconfig命令，用户可以选择需要的配置来生成期望的目标文件。
　　Ø 其他Makefile
　　主要为整个Makefile体系提供各自模块的目标文件定义，上层Makefile根据它所定义的目标来完成各自模块的编译。
　　2 Makefile的使用
　　在编译内核之前，用户必须首先完成必要的配置。Linux内核提供了数不胜数的功能，支持众多的硬件体系结构，这就需要用户对将要生成的内核进行裁减。内核提供了多种不同的工具来简化内核的配置，最简单的一种是字符界面下命令行工具：
　　make config
　　这个工具会依次遍历内核所有的配置项，要求用户进行逐项的选择配置。这个工具会耗费用户太多时间，除非万不得以（你的编译主机不支持其他配置工具）一般不建议使用。
　　用户还可以使用利用ncurse库编制的图形界面工具，这就是大名鼎鼎的：
　　make menuconfig
　　相信以前对2.4内核比较熟悉的用户一定不会陌生。当然在2.6内核中提供了更漂亮和方便的基于X11的图形配置工具：
　　make xconfig
　　当用户使用这个工具对Linux内核进行配置时，界面下方会出现这个配置项相关的帮助信息和简单描述，当你对内核配置选项不太熟悉时，建议你使用这个工具来进行内核配置。
　　当用户完成配置后，配置工具会自动生成.config文件，它被保存在内核代码树的根目录下。用户可以很容易找到它，当然用户也可以直接对这个文件进行简单的修改。但是当你修改过配置文件之后，你必须通过下面的命令来验证和更新配置：
　　make oldconfig
　　跟2.4版本的不同之处在于，用户不需要显示的调用make dep命令来生成依赖文件，内核会自动维护代码间的依赖关系。
　　当一切工作完成以后，用户只需要简单键入make，剩下所有的工作makefile就会自动替你完成了。
　　3 Makefile编译流程
　　当用户使用Linux的Makefile编译内核版本时，Makefile的编译流程如下：
　　Ø 使用命令行或者图形界面配置工具，对内核进行裁减，生成.config配置文件
　　Ø 保存内核版本信息到 include/linux/version.h
　　Ø 产生符号链接 include/asm，指向实际目录 include/asm-$（ARCH）
　　Ø 为最终目标文件的生成进行必要的准备工作
　　Ø 递归进入 /init 、/core、 /drivers、 /net、 /lib等目录和其中的子目录来编译生成所有的目标文件
　　Ø 链接上述过程产生的目标文件生成vmlinux，vmlinux存放在内核代码树的根目录下
　　Ø 最后根据 arch/$（ARCH）/Makefile文件定义的后期编译的处理规则建立最终的映象bootimage，包括创建引导记录、准备initrd映象和相关处理
　　4 Makefile关键规则和定义描述
　　1） 目标定义
　　目标定义是Makefile文件的核心部分，目标定义通知Makefile需要生成哪些目标文件、如何根据特殊的编译选项链接目标文件，同时控制哪些子目录要递归进入进行编译。
　　这个例子Makefile文件位于/fs/ext2目录 ：
　　#
　　# Makefile for the linux ext2-filesystem routines.
　　#
　　obj-$（CONFIG_EXT2_FS） += ext2.o
　　ext2-y ：= balloc.o bitmap.o dir.o file.o fsync.o ialloc.o inode.o \
　　ioctl.o namei.o super.o symlink.o
　　ext2-$（CONFIG_EXT2_FS_XATTR） += xattr.o xattr_user.o xattr_trusted.o
　　ext2-$（CONFIG_EXT2_FS_POSIX_ACL） += acl.o
　　ext2-$（CONFIG_EXT2_FS_SECURITY） += xattr_security.o
　　ext2-$（CONFIG_EXT2_FS_XIP） += xip.o
　　这表示与ext2相关的目标文件由 ext2-y定义的文件列表组成，其中ext2-$（*）是由内核配置文件.config中的配置项决定，最终Makefile会在这个目录下统一生成一个目标文件ext2.o（由obj-$（CONFIG_EXT2_FS）决定）。其中obj-y表示为生成vmlinux文件所需要的目标文件集合，具体的文件依赖于内核配置。
　　Makefile会编译所有的$（obj-y）中定义的文件，然后调用链接器将这些文件链接到built-in.o文件中。最终built-in.o文件通过顶层Makefile链接到vmlinux中。值得注意的是$（obj-y）的文件顺序很重要。列表文件可以重复，文件第一次出现时将会链接到built-in.o中，后来出现的同名文件将会被忽略。文件顺序直接决定了他们被调用的顺序，这一点读者需要特别注意。
　　读者可能会在某些Makefile中发现lib-y定义，所有包含在lib-y定义中的目标文件都将会被编译到该目录下一个统一的库文件中。值得注意的是lib-y定义一般被限制在 lib 和arch/$（ARCH）/lib 目录中。
　　体系makefile文件和顶层makefile文件共同定义了如何建立vmlinux文件的规则。
　　$（head-y） 列举首先链接到vmlinux的对象文件。
　　$（libs-y） 列举了能够找到lib.a文件的目录。
　　其余的变量列举了能够找到内嵌对象文件的目录。
　　$（init-y） 列举的对象位于$（head-y）对象之后。
　　然后是如下位置顺序：
　　$（core-y）， $（libs-y）， $（drivers-y） 和 $（net-y）。
　　顶层makefile定义了所有通用目录，arch/$（ARCH）/Makefile文件只需增加体系相关的目录。