linux內(nèi)核配置系統(tǒng)分析

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隨著 Linux 操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，特別是 Linux 在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展，越來越多的人開始投身到 Linux 內(nèi)核級的開發(fā)中。面對日益龐大的 Linux 內(nèi)核源代碼，開發(fā)者在完成自己的內(nèi)核代碼后，都將面臨著同樣的問題，即如何將源代碼融入到 Linux 內(nèi)核中，增加相應(yīng)的 Linux 配置選項(xiàng)，并最終被編譯進(jìn) Linux 內(nèi)核。這就需要了解 Linux 的內(nèi)核配置系統(tǒng)。
　　
　　眾所周知，Linux 內(nèi)核是由分布在全球的 Linux 愛好者共同開發(fā)的，Linux 內(nèi)核每天都面臨著許多新的變化。但是，Linux 內(nèi)核的組織并沒有出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象，反而顯得非常的簡潔，而且具有很好的擴(kuò)展性，開發(fā)人員可以很方便的向 Linux 內(nèi)核中增加新的內(nèi)容。原因之一就是 Linux 采用了模塊化的內(nèi)核配置系統(tǒng)，從而保證了內(nèi)核的擴(kuò)展性。
　　
　　本文首先分析了 Linux 內(nèi)核中的配置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后，解釋了 Makefile 和配置文件的格式以及配置語句的含義，最后，通過一個(gè)簡單的例子--TEST Driver，具體說明如何將自行開發(fā)的代碼加入到 Linux 內(nèi)核中。在下面的文章中，不可能解釋所有的功能和命令，只對那些常用的進(jìn)行解釋，至于那些沒有討論到的，請讀者參考后面的參考文獻(xiàn)。
　　
　　1． 配置系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
　　Linux內(nèi)核的配置系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，分別是：
　　
　　Makefile：分布在 Linux 內(nèi)核源代碼中的 Makefile，定義 Linux 內(nèi)核的編譯規(guī)則；
　　配置文件（config.in）：給用戶提供配置選擇的功能；
　　配置工具：包括配置命令解釋器（對配置腳本中使用的配置命令進(jìn)行解釋）和配置用戶界面（提供基于字符界面、基于 Ncurses 圖形界面以及基于 Xwindows 圖形界面的用戶配置界面，各自對應(yīng)于 Make config、Make menuconfig 和 make xconfig）。
　　這些配置工具都是使用腳本語言，如 Tcl/TK、Perl 編寫的（也包含一些用 C 編寫的代碼）。本文并不是對配置系統(tǒng)本身進(jìn)行分析，而是介紹如何使用配置系統(tǒng)。所以，除非是配置系統(tǒng)的維護(hù)者，一般的內(nèi)核開發(fā)者無須了解它們的原理，只需要知道如何編寫 Makefile 和配置文件就可以。所以，在本文中，我們只對 Makefile 和配置文件進(jìn)行討論。另外，凡是涉及到與具體 CPU 體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容，我們都以 ARM 為例，這樣不僅可以將討論的問題明確化，而且對內(nèi)容本身不產(chǎn)生影響。
　　
　　2． Makefile
　　2.1 Makefile 概述
　　
　　Makefile 的作用是根據(jù)配置的情況，構(gòu)造出需要編譯的源文件列表，然后分別編譯，并把目標(biāo)代碼鏈接到一起，最終形成 Linux 內(nèi)核二進(jìn)制文件。
　　
　　由于 Linux 內(nèi)核源代碼是按照樹形結(jié)構(gòu)組織的，所以 Makefile 也被分布在目錄樹中。Linux 內(nèi)核中的 Makefile 以及與 Makefile 直接相關(guān)的文件有：
　　
　　Makefile：頂層 Makefile，是整個(gè)內(nèi)核配置、編譯的總體控制文件。
　　.config：內(nèi)核配置文件，包含由用戶選擇的配置選項(xiàng)，用來存放內(nèi)核配置后的結(jié)果（如 make config）。
　　arch/*/Makefile：位于各種 CPU 體系目錄下的 Makefile，如 arch/arm/Makefile，是針對特定平臺的 Makefile。
　　各個(gè)子目錄下的 Makefile：比如 drivers/Makefile，負(fù)責(zé)所在子目錄下源代碼的管理。
　　Rules.make：規(guī)則文件，被所有的 Makefile 使用。
　　用戶通過 make config 配置后，產(chǎn)生了 .config。頂層 Makefile 讀入 .config 中的配置選擇。頂層 Makefile 有兩個(gè)主要的任務(wù)：產(chǎn)生 vmlinux 文件和內(nèi)核模塊（module）。為了達(dá)到此目的，頂層 Makefile 遞歸的進(jìn)入到內(nèi)核的各個(gè)子目錄中，分別調(diào)用位于這些子目錄中的 Makefile。至于到底進(jìn)入哪些子目錄，取決于內(nèi)核的配置。在頂層 Makefile 中，有一句：include arch/$(ARCH)/Makefile，包含了特定 CPU 體系結(jié)構(gòu)下的 Makefile，這個(gè) Makefile 中包含了平臺相關(guān)的信息。
　　
　　位于各個(gè)子目錄下的 Makefile 同樣也根據(jù) .config 給出的配置信息，構(gòu)造出當(dāng)前配置下需要的源文件列表，并在文件的最后有 include $(TOPDIR)/Rules.make。
　　
　　Rules.make 文件起著非常重要的作用，它定義了所有 Makefile 共用的編譯規(guī)則。比如，如果需要將本目錄下所有的 c 程序編譯成匯編代碼，需要在 Makefile 中有以下的編譯規(guī)則：
　　
　　　　%.s: %.c
　　　　$(CC) $(CFLAGS) -S $

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