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本文基于Linux Kernel 4.10版本講解。

Linux內核采用類似于GNU Make的kbuild構建而成，關于內核的構建系統kbuild，可以先看本公眾號內以前的文章：

arm linux 內核的構建分為三次編譯鏈接，一次組合。三次鏈接的中間結果分別是：

1.arch/arm/boot/compressed/vmlinux

2.arch/arm/boot/vmlinux.bin

3.arch/arm/boot/setup.bin

最后的組合就是將vmlinux.bin和setup.bin組合成arch/arm/boot/zImage:

二、vmlinux的構建

vmlinux的構建在頂層的Makefile中：

cmd_link-vmlinux = \

$(CONFIG_SHELL) $<$(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux) ; \

$(if $(ARCH_POSTLINK), $(MAKE) -f$(ARCH_POSTLINK) $@, true)

vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh vmlinux_prereq$(vmlinux-deps) FORCE

+$(callif_changed,link-vmlinux)

其中，call是make的內置函數，用于調用用戶自己定義的帶有參數的函數，這里調用的是if_changed，參數是link-vmlinux。

if_changed是scripts/Kbuild.include里定義的一個函數，定義如下：

if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)), \

$(echo-cmd) $(cmd_$(1)); \

echo 'cmd_$@ :=$(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)

any-prereq檢查是否有依賴比目標新，或者依賴還沒有創建；arg-check檢查編譯目標的命令相對上次是否發生變化。set –e 命令表示make出錯時直接退出，加個@符號表示不顯示該set命令。cmd_$(1)中的1表示傳給if_changed的第一個參數。嵌入式物聯網智能硬件企鵝意義氣嗚嗚吧久零就易，在這里傳給if_changed的實參是link-vmlinux，所以cmd_$(1)展開后為cmd_link-vmlinux。

注意cmd_link-vmlinux中的$<表示規則中的第一個依賴，即scripts/link-vmlinux.sh。這個腳本用于vmlinux的鏈接，內容如下：

# ${1} - optionalextra .o files

# ${2} - output file

locallds="${objtree}/${KBUILD_LDS}"

if [ "${SRCARCH}" !="um" ]; then

if [ -n"${CONFIG_THIN_ARCHIVES}" ]; then

objects="--whole-archivebuilt-in.o ${1}"

objects="${KBUILD_VMLINUX_INIT} \

${KBUILD_VMLINUX_MAIN} \

${LD} ${LDFLAGS}${LDFLAGS_vmlinux} -o ${2} \

-T ${lds} ${objects}

如果平臺不是“um”,就將變量KBUILD_VMLINUX_INIT和KBUILD_VMLINUX_MAIN中的目標文件鏈接為vmlinux；否則就直接編譯為vmlinux，也就是式中的${2}。

接下來以core-y來分析變量KBUILD_VMLINUX_MAIN：

Linux-4.10/Makefile：

exportKBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y)

exportKBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y) $(virt-y)

exportKBUILD_LDS :=arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds

core-y += kernel/ certs/ mm/ fs/ ipc/security/ crypto/ block/

core-y := $(patsubst %/, %/built-in.o,$(core-y))

make 的內置函數patsubst用于查找模式匹配的字符串，并進行替換。在上面這句語句里，就是將所有‘/’替換成‘/built-in.o’。因此core-y最終變為：

core-y :=user/built-in.o kernel/built-in.o mm/built-in.o fs/built-in.o ipc/built-in.osecurity/ built-in.o crypto/ built-in.o block/ built-in.o

再看其他幾個類似的賦值語句：

init-y := $(patsubst %/,%/built-in.o, $(init-y))

drivers-y :=$(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y))

net-y := $(patsubst %/,%/built-in.o, $(net-y))

libs-y1 := $(patsubst %/, %/lib.a,$(libs-y))

libs-y2 := $(patsubst %/, %/built-in.o,$(libs-y))

libs-y := $(libs-y1) $(libs-y2)

virt-y := $(patsubst %/,%/built-in.o, $(virt-y))

不難看出，vmlinux就是由這些目錄下的built-in.o和lib.a鏈接而成。

vmlinux的另一個依賴是vmlinux-deps，其構建規則也在頂層Makefile中定義：

Linux-4.10/Makefile:

vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y)$(init-m) \

$(core-y) $(core-m) $(drivers-y)$(drivers-m) \

$(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)$(virt-y)))

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

# The actual objectsare generated when descending,

# make sure noimplicit rule kicks in

$(sort$(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs) ;

$(vmlinux-dirs):prepare scripts

$(Q)$(MAKE) $(build)=$@

目標vmlinux-deps的構建規則下沒有命令可執行，只依賴于另外一個目標vmlinux-dirs, 該變量的賦值語句里的filter表示過濾掉不以‘/’結尾的字符串。而filter的這些輸入變量，如core-y，其子目錄都是以‘/’結尾。因此vmlinux-dirs是一個多目標規則，相當于：

init: prepare scripts

$(Q) $(MAKE) $(build) =$@

kernel: preparescripts

$(Q) $(MAKE) $(build) =$@

規則中的命令展開為：

Make –f script/Makefile.buildobj=$@

Make的自動變量$@表示規則的目標，這里就是要構建的子目錄init,kernel等。

總結一下，kbuild依次構建Makefile中指定的子目錄，生成built-in.o、lib.a等文件，然后鏈接為vmlinux。

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