原创 Linux内核快乐阅读之--Makefile快速浏览

2008-12-14 09:12 2288 10 10 分类: MCU/ 嵌入式


第一章 Makefile快速浏览



本阅读笔记基于linux-2.4.18-rmk6-swl6内核。大家先大概浏览一下内核源代码中几个重要Makefile文件,便于后续的理解。



完整笔记可在电子软件开发网下载:http://www.eesdn.cn




1, 顶层Makefile



2arch/arm/Makefile



3,
arch/arm/vmlinux.lds
或者arch/arm/vmlinux-armv.lds.in



4, arch/arm/boot/Makefile



5arch/arm/boot/compressed/Makefile



6, arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds  或者
arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in



 



一.顶层Makefile



在源代码根目录中,打开顶层的Makefile文件。



可以看到:



1,  定义了ARCH=arm



2,交叉编译器前缀 CROSS_COMPILE   = arm-linux-。以及工具集,如asld,cc 等。



3248行中可看到:



     248 include arch/$(ARCH)/Makefile



     260 vmlinux: include/linux/version.h
$(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs



     261        
$(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o \



     262                 --start-group \



     263                
$(CORE_FILES) \



     264                
$(DRIVERS) \



     265                
$(NETWORKS) \



     266                
$(LIBS) \



     267                
--end-group \



     268                
-o vmlinux



     269        
$(NM) vmlinux | grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aUw]
\)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)' | sort > System.map



     503 include Rules.make



248行包含了与结构有关的arch/arm/Makefile。当使用make zImage命令时,实际上要到arch/arm/Makefile寻找zImage目标。



260~268行定义了vmlinux是如何生成的:



    Vmlinux =
$(HEAD)+init/main.o+init/version.o+
其它核心文件+驱动+网络+库。



269行中,生成了系统的符号表文件System.map



503行中包含了一些通用的编译规则 Rules.make



二,arch/arm/Makefile



原文摘要如下:



         63 ifeq ($(CONFIG_CPU_32),y)



         64 PROCESSOR        = armv



         65 TEXTADDR         = 0xC0008000



         66 LDSCRIPT         = arch/arm/vmlinux-armv.lds.in



         67 endif



 



         120 ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)



         121 MACHINE          =
s3c2410



         122 endif



 



         172 HEAD            := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o \

         173                    arch/arm/kernel/init_task.o

         196 MAKEBOOT         = $(MAKE) -C arch/$(ARCH)/boot



219 bzImage zImage zinstall Image bootpImage install:
vmlinux



220        
@$(MAKEBOOT) $@



简要分析:



1,armv32位,armo26位。



2,TEXTADDR为非压缩内核的虚拟地址,即非压缩内核的所有标号值都以0xC0008000开始。对于32位的ARM,不管是物理地址,还是虚拟地址,它的地址总线最大宽度都是32位,即可寻址范围4G。但是实际的物理内存是很少的,为了充分利用32位的地址空间,就必须使用虚拟地址。MMU可将虚拟地址映射到实际的物理内存中。linux是这样分配虚拟地址空间的:内核占1G+用户空间3G。内核代码的地址范围从0xC00080000xFFFFFFFF0xC00000000xC0008000用于存放MMU的页表。



3LDSCRIPT用于生成vmlinux.lds文件。Ld连接程序使用该文件来创建内核。



详见arch/arm/vmlinux.ldsarch/arm/vmlinux-armv.lds.in。 分析这两个文件,可以知道非压缩的内核最开始执行的是“.text.init”段的入口。该入口在head-armv.S的“.text.init”段中定义


4,在172行定义了HEAD



         HEAD= head-armv.o + init_task.o



 所以,我们得到了vmlinux这个非压缩的内核镜像:



Vmlinux = head-armv.o+init_task+init/main.o+init/version.o+核心+驱动+网络+库。



    另外有个非常重要的地方需注意,即vmlinux中使用虚拟地址,而非物理地址。其中所有指令的地址都从0xc0008000开始。但是由于head-armv.S文件开始部分是位置无关的,所以直接跳到内核所在物理地址也能正常运行。随后我们会分析head-armv.S文件,看看内核是如何平缓切换到MMU模式下的,在MMU开启后,内核就运行在虚拟地址上。



5,219行中,zImage是压缩的内核镜像,其依赖于vmlinux(即非压缩的vmlinux),并由196行的MAKEBOOT命令生成。如何生成zImage,请看下文的arch/arm/boot/Makefile分析.



 



三,arch/arm/boot/Makefilearch/arm/boot/compressed/Makefile



arch/arm/boot/Makefile原文摘要:



       11 SYSTEM  =$(TOPDIR)/vmlinux



    35 ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)



    36 ZTEXTADDR        = 0x30f00000



    37 ZRELADDR         = 0x30008000



    38 endif



       123
zImage: $(CONFIGURE) compressed/vmlinux



       124         $(OBJCOPY) -O binary -R .note -R
.comment -S compressed/vmlinux $@



       129
compressed/vmlinux: $(TOPDIR)/vmlinux dep



       130         @$(MAKE) -C compressed vmlinux



显然SYSTEM即代表了前文提到的非压缩内核镜像文件。



ZTEXTADDR:非压缩内核的加载(物理)地址。



ZREALADDR:非压缩内核的运行地址,也是个物理地址。



123行可知,zImage是由compressed/vmlinux得到的



注意,该vmlinux并非前文所指的“非压缩内核镜像vmlinux”。



129行中,compressed/vmlinuxcompressed目录下的makefile vmlinux目标)生成(见130行命令)。



请看compressed目录下的Makefile



arch/arm/boot/compressed/Makefile原文摘要:



10 HEAD             = head.o

11 OBJS             = misc.o

14 ZLDFLAGS         = -p -X -T vmlinux.lds

36 ifeq ($(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)

37 OBJS            += head-s3c2410.o

38 endif



 



72 SEDFLAGS        =
s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;s/BSS_START/$(ZBSSADDR)/



78 vmlinux:        $(HEAD) $(OBJS) piggy.o vmlinux.lds



79                 $(LD) $(ZLDFLAGS) $(HEAD)
$(OBJS) piggy.o $(LIBGCC) -o vmlinux



 



84 piggy.o:        $(SYSTEM)



85                 $(OBJCOPY) -O binary -R .note
-R .comment -S $(SYSTEM) piggy



86                 gzip $(GZFLAGS) < piggy
> piggy.gz



87                 $(LD) -r -o $@ -b binary
piggy.gz



88                 rm -f piggy piggy.gz



93 vmlinux.lds:   
vmlinux.lds.in Makefile $(TOPDIR)/arch/$(ARCH)/boot/Makefile
$(TOPDIR)/.config



94                
@sed "$(SEDFLAGS)" < vmlinux.lds.in > $@ 



 



首先来看10~38,以及78-79行:对于s3c2410的开发板



Compressed/vmlinux=HEAD+OBJS+piggy.o



                  =head.o+head-s3c2410.o+misc.o+piggy.o



继续往下84-87行,分析得出,piggy.o其实是经过gzip压缩的vmlinux(请看上文提到的SYSTEM变量定义)。Misc.o包含了解压函数decompressed_kernel



Ld是如何组合这些目标文件的,那就要查ZLDFLAGS标志了:显然,是根据compressed目录下的vmlinux.lds文件组织的。



vmlinux.lds是在93-94行生成的: sed命令,按照SEDFLAGS,替换vmlinux.Lds.in
里面的相关字符。即:TEXT_START= ZTEXTADDRLOAD_ADDR= ZRELADDRBSS_START= ZBSSADDR



最后生成了vmlinux.lds文件。在vmlinux.lds文件中我们发现LOAD_ADDR是等于0x30008000的。



 



四,本章总结



 



1,zImage的组成总结



1)SYSTEM=$(TOPDIR)/vmlinux



= head-armv.o+init_task.o+init/main.o+init/version.o+核心+驱动+网络+.



  Ld链接文件arch/arm/vmlinux.lds



2)Piggy.o=gzip压缩的SYSTEM



3)compressed/vmlinux=head.o+head-s3c2410.o+misc.o+piggy.o



  Ld链接文件arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds



4)zImage=compressed/vmlinux



 



2,入口总结



1)压缩内核zImage的入口: head.S文件中start
执行完head.Shead-s3c2410.S 中的“.start”段 后,返回执行head.S 的“.text”段


 



2)非压缩内核vmlinux的入口:head-armv.S中的stext 入口


3),在我的blog上建立了本书的讨论主题,http://eesdn.cn/blog.阅读过程中的FAQ可以在这里找到.


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