U-Boot-2016.09 make 配置过程分析
U-Boot-2016.09 make 配置过程分析
本文转载自: u-boot-2016.09 make配置过程分析
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
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 - 第二步: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
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:
- 执行
make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic
,编译生成scripts/basic/fixdep
工具 - 执行
make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig
编译生成scripts/kconfig/conf
工具 - 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。
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
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig [email protected]
对于目标 rpi_3_32b_defconfig
,展开则有:
rpi_3_32b_defconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig
其中$(build)在kbuild.include中定义:
build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj
i. 依赖scripts_basic
依赖scripts_basic:
# Basic helpers built in scripts/
PHONY += scripts_basic
scripts_basic:
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
$(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount
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.build obj=scripts/basic
$(Q) rm -f .tmp_quiet_recordmcount
ii. 依赖outputmakefile
依赖outputmakefile:
PHONY += outputmakefile
# outputmakefile generates a Makefile in the output directory, if using a
# separate output directory. This allows convenient use of make in the
# output directory.
outputmakefile:
ifneq ($(KBUILD_SRC),)
$(Q)ln -fsn $(srctree) source
$(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/mkmakefile \
$(srctree) $(objtree) $(VERSION) $(PATCHLEVEL)
endif
outputmakefile也没有进一步的依赖。
如果执行如下命令:
make rpi_3_32b_defconfig O=out
那么所有生成的目标都将放到out目录,此时会通过outputmakefile导出一个makefile到out目录进行编译。
由于在当前目录下编译,$(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:
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:
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig
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。
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_basi
,outputmakefile
和 FORCE
中,只有scripts_basic需要执行命令,如下
scripts_basic:
$(Q) make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic
$(Q) rm -f .tmp_quiet_recordmcount
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 := $(patsubst $(prefix)/%,%,$(obj))
ifeq ($(obj),$(src))
prefix := spl
src := $(patsubst $(prefix)/%,%,$(obj))
ifeq ($(obj),$(src))
prefix := .
endif
endif
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 := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
include $(kbuild-file)
这里展开替换后相当于:
include ./scripts/basic/Makefile
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 := $(hostprogs-y)
# fixdep is needed to compile other host programs
$(addprefix $(obj)/,$(filter-out fixdep,$(always))): $(obj)/fixdep
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) $(MAKECMDGOALS) $(always)
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
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
其中 $(build)
在 kbuild.include 中定义:
###
# Shorthand for $(Q)$(MAKE) -f scripts/Makefile.build obj=
# Usage:
# $(Q)$(MAKE) $(build)=dir
build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj
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 := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
include $(kbuild-file)
这里替换展开后相当于:
include ./scripts/kconfig/Makefile
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
对于这里传入的 rpi_3_32b_defconfig
,匹配的目标是:
%_defconfig: $(obj)/conf
$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/[email protected] $(Kconfig)
展开为:
rpi_3_32b_defconfig: scripts/kconfig/conf
$(Q)scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig
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
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
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
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:
(可以将图片拖到浏览器的其他窗口看大图)