Linux内核源码编译-built-in.o 文件编译生成过程

一. Linux内核源码make过程

之前的文章分析了 Linux内核源码的 make过程。顶层 Makefile会编译 目标 _all ，经过上一篇文章的分析，目标_all 最终依赖于 vmlinux。
之前理清了 make 的过程，重点就是将各个子目录下的 built-in.o 、 .a 等文件链接在一起，最终生成 vmlinux 这个 ELF 格式的可执行文件。链接脚本为 arch/arm/kernel/vmlinux.lds ，链接过程是由 shell 脚本 scripts/link-vmlinux.s 来完成的。

接下来的问题就是这些子目录下的 built-in.o 、 .a 等文件又是如何编译出来的呢？

二.built-in.o文件编译生成过程

1. vmlinux的依赖项vmlinux-deps

vmliux 依赖 vmlinux-deps，而 vmlinux-deps 如下：
vmlinux-deps= $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)
KBUILD_LDS 是链接脚本，这个不需要分析，剩下的依赖项 KBUILD_VMLINUX_INIT 和 KBUILD_VMLINUX_MAIN 就是各个子目录下的 built-in.o 、 .a 等文件。
最终 vmlinux-deps 的值如下：

vmlinux-deps = arch/arm/kernel/vmlinux.lds    arch/arm/kernel/head.o \
               init/built-in.o                usr/built-in.o \
               arch/arm/vfp/built-in.o        arch/arm/vdso/built-in.o \
               arch/arm/kernel/built-in.o     arch/arm/mm/built-in.o \
               arch/arm/common/built-in.o     arch/arm/probes/built-in.o \
               arch/arm/net/built-in.o        arch/arm/crypto/built-in.o \
               arch/arm/firmware/built-in.o   arch/arm/mach-imx/built-in.o \
               kernel/built-in.o              mm/built-in.o \
               fs/built-in.o                  ipc/built-in.o \
               security/built-in.o            crypto/built-in.o\
               block/built-in.o               arch/arm/lib/lib.a\
               lib/lib.a                      arch/arm/lib/built-in.o\
               lib/built-in.o                 drivers/built-in.o \
               sound/built-in.o               firmware/built-in.o \
               net/built-in.o

除了 arch/arm/kernel/vmlinux.lds 以外，其他都是要编译链接生成的。在顶层 Makefile 中有
如下代码：

937 $(sort $(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs) ;

sort 是排序函数，用于对 vmlinux-deps 的字符串列表进行排序，并且去掉重复的单词。可
以看出 vmlinux-deps 依赖 vmlinux-dirs。
vmlinux-dirs 也定义在顶层 Makefile 中，定义如下：

889 vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
890 $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
891 $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

vmlinux-dirs 看名字就知道和目录有关，此变量保存着生成 vmlinux 所需源码文件的目录，
值如下：

vmlinux-dirs = init             usr               arch/arm/vfp \
               arch/arm/vdso    arch/arm/kernel   arch/arm/mm \
               arch/arm/common  arch/arm/probes   arch/arm/net \
               arch/arm/crypto  arch/arm/firmware arch/arm/mach-imx\
               kernel           mm                fs \
               ipc              security          crypto \
               block            drivers           sound \
               firmware         net               arch/arm/lib \
               lib

在顶层 Makefile 中有如下代码：

946 $(vmlinux-dirs): prepare scripts
947 $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

目标 vmlinux-dirs 依赖 prepare 和 scripts，这两个依赖不去浪费时间了。

重点看一下第 947 行的命令。build 前面已经说了，值为"-f ./scripts/Makefile.build obj"，

因此，第 947 行的命令展开就是：

@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=$@

$@ 表示目标文件，也就是 vmlinux-dirs 的值，将 vmlinux-dirs 中的这些目录全部带入到命令中，结果如下（这里只列出了 vmlinux-dirs的一部分）：

2. 以一条命令举例

这些命令运行过程其实都是一样的，我们就以以下的一条命令举例说明，讲解一下详细的运行过程：

"@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init"

这里又要用到 Makefile.build 这个脚本了，此脚本默认目标为__build，

我们再来看一下，__build 目标对应的规则如下：

94 __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target)
$(extra-y)) \
95 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
96 $(subdir-ym) $(always)
97 @:

当只编译 Linux 内核镜像文件，也就是使用 " make zImage " 编译的时候， KBUILD_BUILTIN=1 ， KBUILD_MODULES 为空。" make "命令是会编译所有的东西，包括 Linux 内核镜像文件和一些模块文件。 __build 目标简化为：

__build: $(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always)
 @:

重点来看一下 builtin-target 这个依赖， builtin-target 同样定义在文件 scripts/Makefile.build
中，定义如下：

86 ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(libtarget)),)
87 builtin-target := $(obj)/built-in.o
88 endif

第 87 行就是 builtin-target 变量的值，为" $(obj)/built-in.o "，这就是这些 built-in.o 的来源了。
要生成 built-in.o ，要求 obj-y 、 obj-m 、 obj- 、 subdir-m 和 lib-target 这些变量不能全部为空。
最后一个问题： built-in.o 是怎么生成的？在文件 scripts/Makefile.build 中有如下代码：

328 ifdef builtin-target
329 quiet_cmd_link_o_target = LD $@
330 # If the list of objects to link is empty, just create an empty 
built-in.o
331 cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
332 $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^) \
333 $(cmd_secanalysis),\
334 rm -f $@; $(AR) rcs$(KBUILD_ARFLAGS) $@)
335
336 $(builtin-target): $(obj-y) FORCE
337 $(call if_changed,link_o_target)
338
339 targets += $(builtin-target)
340 endif # builtin-target

第 336 行的目标就是 builtin-target ，依赖为 obj-y，目标builtin-target对用的命令为：

$(call if_changed,link_o_target)

也就是调用函数 if_changed，参数为 link_o_target，其返回值就是具体的命令。前面讲过了 if_changed，它会调用 cmd_ $(1)所对应的命令($ (1)就是函数的第 1 个参数)。

在这里就是调用 cmd_link_o_target 所对应的命令，也就是第 331~334 行的命令。cmd_link_o_target 就是使用 LD 将某个目录下的所有 .o 文件链接在一起，最终形成 built-in.o。
vmlinux-deps 对应的其它命令的工作过程，与上述 "@ make -f ./scripts/Makefile.build obj=init" 命令类似。最终生成不同目录下的 built-in.o文件。