| 系列 | 内容 |
|---|---|
| 深入理解linux内核 | 内核编译机制分析 |
环境：
| 平台 | 内核版本 | 安卓版本 |
|---|---|---|
| RK3399 | Linux4.4 | Android7.1 |
Linux 内核从源码到安装使用大致可分三个阶段，配置，编译，安装。配置的过程主要由 Kconfig 提供的图形界面完成，也有部分工作由 Kbuild 完成。编译的实现机制主要是Kbuild系统，由make命令完成内核编译。内核的安装也是由Kbuild提供的安装脚本再由 make 命令执行安装。
文章目录
1、Kconfig
Kconfig 文件用于 Linux 内核的配置。各目录中的 Kconfig 一起构成了一个分布式的内核配置数据库，每个 Kconfig 分别描述了所属目录源文档相关的内核配置菜单，就是我们使用命令 make %config（如 menuconfig）后产生的配置菜单，此菜单包含多层，每个层次都是由各个目录中的 Kconfig 产生的。然后根据用户的需求来选择如何编译内核，再将配置结果存到.config 中，然后执行 Makefile 时就会根据.config 的结果来实现内核的编译。
1.1、Kconfig语法分析
配置文件描述了菜单选项，每行都是以一关键字开头(除了帮助信息)。以下列出主要关键字:
| 关键字 | 内容 |
|---|---|
config |
config 是构成 Kconfig 的最基本单元，其中定义了配置项的详细信息。 |
menu/endmenu |
menu 的作用，可以理解成一个目录，可以把一部分相关配置项包含到一个menu 中，这样有利于配置的分类显示，menu 中也可以嵌套包含 menu。 |
menuconfig |
menuconfig 有点类似 menu，但区别就在于 menu 后面多了一个 config，这个menu 是可以配置的，前面比 menu 类型多了一个方框，通过空格可以修改这个配置项的选中状态。若选中进入该菜单项时和普通的 menu 是一样的。 |
if/endif |
if/endif 搭配使用，说明配置项是位于 if 和 endif 中。if/endif 中的部分就是MODULES 子目录显示的内容。如果选中了 MODULE，那么 if和 endif 中的内容可以显示。如果没有定义，就只能进入一个空目录。 |
choice/endchoice |
choice 的作用，定义了一组选择项，从中选择一个。该配置项的类型只能是bool 或者 tristate。 |
comment |
定义了在配置过程中显示给用户的注释，其中唯一可选的属性是依赖关系depends on |
source |
source 用来读取指定的配置文件，通过 source 就可以将各目录下的 Kconfig文件层层嵌套进来，类似 C 语言中的 include。 |
2、Kbuild
Kbuild，即 Kernel build，用于编译 Linux 内核文件。Kbuild 对 makefile 进行了功能上的扩充，使其在编译内核文件时更加高效，简洁。
从 Linux 内核 2.6 开始，Linux 内核的编译采用 Kbuild 系统，这同过去的编译系统有很大的不同，尤其对于Linux 内核模块的编译。在新的系统下，Linux 编译系统会两次扫描 Linux 的 Makefile：首先编译系统会读取 Linux 内核顶层的 Makefile，然后根据读到的内容第二次读取Kbuild 的 Makefile 来编译 Linux 内核。
内核 Makefile 一共包括五部分：
| 文件 | 内容 |
|---|---|
顶层 Makefile |
顶层 Makefile 文件定义两个主要的目标：vmlinux (内核映像)和所有的模块。顶层 Makefile 文件根据内核配置，通过递归编译内核代码树子目录建立这两个文件。 |
.config |
配置完成后生成.config 文件，Kbuild 中的 Makefile 会读取该文件的配置，比如各目录中的 Makefile 会查看某一个项配置的是 y 还是 n。 |
arch/$(ARCH)/Makefile |
顶层 Makefile 文件引用了一个名为 arch/$(ARCH)/Makefile 的文件，这个文件提供了与平台相关的一些信息。 |
scripts/Makefile.* |
scripts/Makefile.* 包含了所有的定义和规则，与Makefile 文件一起编译出内核映像。 |
各目录中的Makefile 文件 |
每一个子目录有一个 Makefile 文件，子目录 Makefile 文件根据上级目录Makefile 文件命令启动编译。这些 Makefile 使用.config 文件配置数据构建各种文件列表，并使用这些文件列表编译内嵌或模块目标文件。 |
3、Makefile
3.1、顶层Makefile分析
顶层 Makefile 在编译时是入口点，从整体上组织所有的 Makefile文件，并定
义终极目标，在这里还定义了与平台无关的很多核心变量与一些很重要的 make 目标。顶层 Makefile 位于内核源码的根目录，下面我们分析顶层 Makefile 的主要工作。
顶层 Makefile 定义并向环境中输出了许多变量，为各个子目录下的Makefile传递一些信息。有些变量，比如 vmlinux-dirs ，不仅在顶层 Makefile 中定义并且赋初值，而且在 arch/*/Makefile 还作了扩充。
| 变量 | 内容 |
|---|---|
| 内核版本 | 版 本 信 息 定 义 了 当 前 内 核 的 版 本 ， VERSION=3 ， PATCHLEVEL=5，SUBLEVEL=4，EXATAVERSION=，它们共同构成内核的发行版本号为 3.5.4。 |
| CPU 体系结构 | 用 ARCH 定义目标 CPU 的体系结构，比如 ARCH:=arm 等。 |
| 源码路径 | 很多 scripts/Makefile.* 规则被很多不同目录下的 Makefile 所共享，所以要针对不同的路径操作不同的文件，就需要定义当前的相对路径。 |
| 递归目录定义 | init-y, core-y, libs-y, drivers-y, net-y。 |
| 编译选项 | 如 CPP, CC, AS, LD, AR，KBUILD_CFLAGS，LDFLAGS_vmlinux 等编译参数。 |
3.2、平台相关Makefile分析
arch/$(ARCH)/Makefile 定义了所有与平台相关的部分，主要对顶层 Makefile 中定义的一些变量作与平台相关的扩展。 Linux 最大的特点是支持跨平台，这种跨平台，不像是 JAVA那样运行于一个底层虚拟平台上，而是定义很多与平台相关的 Makefile 负责的。
3.3、各目录下Makefile
内核中的 Makefile 文件都是采用 Kbuild 架构，一般情况下，建议我们采用Makefile 作为管理当前目录代码的 makefile 文件名，但是有时候也可以使用Kbuild ，但当两者同时存在于同一个目录下时，Kbuild 将会被优先使用。 分布在各个子目录下的 Makefile ，它们并不符合 GNU Makefile 的语法，为了区别于通常意义上的 Makefile，所以被称为 Kbuild Makefile。
