概述
本文基于u-boot树莓派3代配置过程进行分析,环境如下:
编译环境:Ubuntu 14.04 LTS
编译工具:arm-Linux-gnueabi-gcc
代码版本:u-boot v2016.09
配置文件:rpi_3_32b_defconfig
u-boot自v2014.10
版本开始引入KBuild系统,Makefile的管理和组织跟以前版本的代码有了很大的不同,其Makefile更加复杂。整个Makefile中,嵌套了很多其它不同用途的Makefile,各种目标和依赖也很多,make分析很容易陷进去,让人摸不着头脑。
本文涉及的配置命令:
make rpi_3_32b_defconfig
- 1
- 1
- 1
实例执行配置命令
u-boot的编译跟kernel编译一样,分两步执行:
- 第一步:配置,执行make xxx_defconfig
进行各项配置,生成.config
文件
- 第二部:编译,执行make进行编译,生成可执行的二进制文件u-boot.bin或u-boot.elf
先从简单的make defconfig
配置过程着手吧。
命令行输入:
make rpi_3_32b_defconfig V=1
- 1
- 1
- 1
编译输出如下:
配置命令参数说明:
- rpi_3_32b_defconfig
是树莓派3代32位编译的配置文件
- V=1
指示编译显示详细的输出。默认V=0
,编译仅显示必要的简略信息
从输出的log看,make rpi_3_32b_defconfig
的执行主要分为3个部分,见图上的标示:
- 1. 执行make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic
,编译生成scripts/basic/fixdep
工具
- 2. 执行make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig
编译生成scripts/kconfig/conf
工具
- 3. 执行scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig
生成最终的.config
配置文件
跟原始的代码相比,执行make rpi_3_32b_defconfig
后文件夹内容的变化如下:
被后续编译用到的文件是.config。
详细配置流程分析
言归正传,整个配置流程的目的就是为了生成.config
文件,下面详细分析.config
文件是如何一步一步生成的。
Makefile的核心是依赖和命令。对于每个目标,首先会检查依赖,如果依赖存在,则执行命令更新目标;如果依赖不存在,则会以依赖为目标,先生成依赖,待依赖生成后,再执行命令生成目标。
1. 顶层make defconfig规则
执行make xxx_defconfig
命令时,u-boot根目录下的Makefile中有唯一的规则匹配目标:
-
%config
: scripts_basic outputmakefile FORCE
-
$(</span>Q)<span class="hljs-variable">$(MAKE)
$(</span>build)=scripts/kconfig <span class="hljs-variable">$@
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
对于目标,rpi_3_32b_defconfig
,展开则有:
-
rpi_3_32b_defconfig: scripts_basic outputmakefile
FORCE
-
$(</span><span class="hljs-constant">Q</span>)<span class="hljs-variable">$(
MAKE)
$(</span>build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig</div></div></li></ol></code><ul class="pre-numbering" style="opacity: 0;"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul><div class="hljs-button" data-title="复制"></div></pre><ul class="pre-numbering" style="opacity:0;"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul><div class="save_code tracking-ad" style="display:none;"><a target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets_01.png" alt="save_snippets_01.png"></a></div><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul><p>其中<code>$(build)在
kbuild.include
中定义:
build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj
- 1
- 1
- 1
i. 依赖scripts_basic
依赖scripts_basic:
-
# Basic helpers built in scripts/
-
PHONY += scripts_basic
-
scripts_basic:
-
$(</span><span class="hljs-constant">Q</span>)<span class="hljs-variable">$(
MAKE)
$(</span>build)=scripts/basic</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(
Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount
- 1
- 2
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- 4
- 5
- 6
- 1
- 2
- 3
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- 5
- 6
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
可见scripts_basic没有进一步的依赖,展开后规则如下:
-
scripts_basic:
-
$(Q) make -f ./scripts/Makefile<span class="hljs-preprocessor">.build</span> obj=scripts/basic</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> $(Q) rm -f
.tmp_quiet_recordmcount
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
ii. 依赖outputmakefile
依赖outputmakefile:
-
PHONY += outputmakefile
-
# outputmakefile generates a Makefile
in
the output directory,
if
using a
-
# separate output directory. This allows convenient use of make
in
the
-
# output directory.
-
outputmakefile:
-
ifneq (
$(</span>KBUILD_SRC),)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)ln -fsn
$(</span>srctree) <span class="hljs-keyword">source</span></div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)
$(</span>CONFIG_SHELL) <span class="hljs-variable">$(srctree)/scripts/mkmakefile \
-
$(</span>srctree) <span class="hljs-variable">$(objtree)
$(</span>VERSION) <span class="hljs-variable">$(PATCHLEVEL)
-
endif
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- 11
outputmakefile也没有进一步的依赖。
如果执行如下命令:
make rpi_3_32b_defconfig O=out
- 1
- 1
- 1
那么所有生成的目标都将放到out目录,此时会通过outputmakefile导出一个makefile到out目录进行编译。
由于在当前目录下编译,$(KBUILD_SRC)
为空,不需要导出makefile文件,outputmakefile为空目标。
iii. 依赖FORCE
依赖FORCE:
-
PHONY +=
FORCE
-
FORCE:
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
FORCE
被定义为一个空目标。
如果一个目标添加FORCE
依赖,每次编译都会去先去执行FORCE
(实际上什么都不做),然后运行命令更新目标,这样就能确保目标每次都会被更新。在这里也就保证目标rpi_3_32b_defconfig
的命令:
$(</span><span class="hljs-constant">Q</span>)<span class="hljs-variable">$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig
- 1
- 1
- 1
总是能够被执行。
以上是rpi_3_32b_defconfig
的所有依赖,分析完依赖后再分析命令。
2. 顶层make defconfig的命令
i. 依赖scripts_basic的命令
目标rpi_3_32b_defconfig
的三个依赖scripts_basic
,outputmakefile
和FORCE
中,只有scripts_basic
需要执行命令,如下
-
scripts_basic:
-
$(Q) make -f ./scripts/Makefile<span class="hljs-preprocessor">.build</span> obj=scripts/basic</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> $(Q) rm -f
.tmp_quiet_recordmcount
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
- 1
- 2
- 3
然后Make命令会转到文件scripts/Makefile.build
去执行。
第一次调用scripts/Makefile.build进行编译
文件script/Makefile.build
的开头会根据传入的obj=scripts/basic
参数设置src=scripts/basic
:
-
prefix := tpl
-
src :=
$(</span>patsubst <span class="hljs-variable">$(prefix)/
%,
%,
$(</span>obj))</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">ifeq (<span class="hljs-variable">$(obj),
$(</span>src))</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">prefix := spl</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">src := <span class="hljs-variable">$(patsubst
$(</span>prefix)/<span class="hljs-variable">%,</span><span class="hljs-variable">%,</span><span class="hljs-variable">$(obj))
-
ifeq (
$(</span>obj),<span class="hljs-variable">$(src))
-
prefix := .
-
endif
-
endif
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- 9
然后搜寻$(srctree)/$(src)
子目录下的makefile,并包含进来:
-
# The filename Kbuild has precedence over Makefile
-
kbuild-dir
:=
$(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(
filter /
%,
$(</span>src)),<span class="hljs-variable">$(src),
$(</span>srctree)/<span class="hljs-variable">$(src))
-
kbuild-
file
:=
$(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(wildcard
$(</span>kbuild-dir)/Kbuild),<span class="hljs-variable">$(kbuild-dir)/Kbuild,
$(</span>kbuild-dir)/Makefile)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-keyword">include</span> <span class="hljs-variable">$(kbuild-
file)
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- 1
- 2
- 3
- 4
这里展开替换后相当于:
include ./scripts/basic/Makefile
- 1
- 1
- 1
文件scripts/basic/Makefile
中定义了编译在主机上执行的工具fixdep:
-
hostprogs-y
:= fixdep
-
always
:=
$(</span>hostprogs-y)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> </div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-comment"><span class="hljs-comment"># fixdep is needed to compile other host programs</span></span></div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-variable">$(addprefix
$(</span>obj)/,<span class="hljs-variable">$(filter-out fixdep,
$(</span>always)))<span class="hljs-symbol">:</span> <span class="hljs-variable">$(obj)/fixdep
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工具fixdep用于更新每一个生成目标的依赖文件*.cmd
。
上面定义的这个$(always)
在scripts/Makefile.build
里会被添加到targets中:
targets += $(extra-y)</span> <span class="hljs-variable">$(MAKECMDGOALS) $(always)
- 1
- 1
- 1
关于如何编译主机上可执行的程序,会在另外的文章中分析。
简而言之,scripts_basic
规则
-
scripts_basic:
-
$(Q)
make -f ./scripts/Makefile
.build obj=scripts/basic
- 1
- 2
- 1
- 2
- 1
- 2
的最终结果就是编译scripts/basic/fixdep.c
生成主机上的可执行文件fixdep。至于为什么要编译fixdep和如何使用fixdep,会在另外的文章中分析。
ii. 顶层rpi_3_32b_defconfig的命令
完成对依赖scripts_basic
的更新后,接下来就是执行顶层目标的命令完成对rpi_3_32b_defconfig
的更新,展开后的规则如下:
-
rpi_3_32b_defconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE
-
make -f ./scripts/Makefile
.build obj= scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig
- 1
- 2
- 1
- 2
- 1
- 2
其中$(build)
在kbuild.include
中定义:
-
###
-
# Shorthand for $(Q)$(MAKE) -f scripts/Makefile.build obj=
-
# Usage:
-
# $(Q)$(MAKE) $(build)=dir</span></span></div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">build <span class="hljs-symbol">:</span>= -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj
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- 5
这个make命令会第二次转到scripts/Makefile.build
去执行。
第二次调用scripts/Makefile.build进行编译
文件script/Makefile.build
的开头会根据传入的obj=scripts/kconfig
参数设置src=scripts/kconfig
。然后搜寻$(srctree)/$(src)
子目录下的makefile,由于src=scripts/kconfig
参数不同于第一次调用的参数(src=scripts/basic
),此处包含的makefile也不同于第一次的makefile了:
-
# The filename Kbuild has precedence over Makefile
-
kbuild-dir
:=
$(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(
filter /
%,
$(</span>src)),<span class="hljs-variable">$(src),
$(</span>srctree)/<span class="hljs-variable">$(src))
-
kbuild-
file
:=
$(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(wildcard
$(</span>kbuild-dir)/Kbuild),<span class="hljs-variable">$(kbuild-dir)/Kbuild,
$(</span>kbuild-dir)/Makefile)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-keyword">include</span> <span class="hljs-variable">$(kbuild-
file)
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这里替换展开后相当于:
include ./scripts/kconfig/Makefile
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文件scripts/kconfig/Makefile
中定义了所有匹配%config
的目标:
-
PHONY += xconfig gconfig menuconfig config silentoldconfig
update-po-config \
-
localmodconfig localyesconfig
-
-
PHONY += oldnoconfig savedefconfig defconfig
-
-
PHONY += kvmconfig
-
-
PHONY += tinyconfig
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对于这里传入的rpi_3_32b_defconfig
,匹配的目标是:
-
%_defconfig
:
$(</span>obj)/conf</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)
$<</span> <span class="hljs-variable">$(silent) --defconfig=arch/
$(</span>SRCARCH)/configs/<span class="hljs-variable">$@
$(Kconfig)
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- 1
- 2
- 1
- 2
展开为:
-
rpi_3_32b_defconfig: scripts/kconfig/conf
-
$(Q)scripts/kconfig/conf --defconfig=
arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig
-
- 1
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- 1
- 2
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- 1
- 2
- 3
此处目标rpi_3_32b_defconfig
依赖于scripts/kconfig/conf
,接下来检查并生成依赖。
hostprogs-y := conf nconf mconf kxgettext qconf gconf
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- 1
- 1
hostprogs-y
指出conf被定义为主机上执行的程序,其依赖于另外两个文件:
conf-objs := conf.o zconf.tab.o
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- 1
通过编译conf.c
和zconf.tab.c
生成conf-objs
,并链接为scripts/kconfig/conf
。
生成依赖后就是执行目标的命令了:
$(Q)scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig
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- 1
工具scripts/kconfig/conf
的操作会在单独的文章中分析,此处只做简要的说明:
conf
工具从根目录下开始树状读取默认的Kconfig
文件,分析其配置并保存在内存中。分析完默认的Kconfig
后再读取指定文件(即arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig
)更新得到最终的符号表,并输出到.config
文件中。
至此完成了make rpi_3_32b_defconfig
执行配置涉及的所有依赖和命令的分析。
make defconfig配置流程简图
整个配置流程阐述得比较啰嗦,可以用一个简单的依赖图表示,如下:
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