linux内核模块编译makefile

linux内核可加载模块的makefile

在开发linux内核驱动时,免不了要接触到makefile的编写和修改,尽管网上的makefile模板一大堆,做一些简单的修改就能用到自己的项目上,但是,对于这些基础的东西,更应该做到知其然并知其所以然。
本篇文章中只讨论linux内核模块编译的makefile,linux内核makefile总览可以参考另一篇博客:linux内核makefile概览

本篇博客参考官方文档

linux内核使用的是kbuild编译系统,在编译可加载模块时,其makefile的风格和常用的编译C程序的makefile有所不同,尽管如此,makefile的作用总归是给编译器提供编译信息。

最简单的makefile

我们先来看看一个最简单的makefile是怎样的:

    obj-m+=hello.o
    all:
            make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ M=$(PWD) modules
    clean:
            make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ M=$(PWD) clean

这个makefile的作用就是编译hello.c文件,最终生成hello.ko文件。

obj-m+=hello.o

obj-m表示编译生成可加载模块。

相对应的,obj-y表示直接将模块编译进内核。

可以看到,这里并没有输入hello.c源文件,熟悉makefile的人应该知道,这得益于makefile的自动推导功能,需要编译生成filename.o文件而没有显示地指定filename.c文件位置时,make查找filename.c是否存在,如果存在就正常编译,如果不存在,则报错。

obj-m+=hello.o,这条语句就是显式地将hello.o编译成hello.ko,而hello.o则由make的自动推导功能编译hello.c文件生成。

all,clean

all,clean这一类的是makefile中的伪目标,伪目标并不是一个真正的编译目标,它代表着一系列你想要执行的命令集合,通常一个makefile会对应多个操作,例如编译,清除编译结果,安装,就可以使用这些伪目标来进行标记。在执行时就可以键入:

    make clean
    make install

等指令来完成相应的指令操作,当make后不带参数时,默认执行第一个伪目标的操作。

make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ M=$(PWD) modules

标准的make指令是这样的:make -C $KDIR M=$PWD [target],下面分别介绍每个字段的含义。

-C选项:此选项指定内核源码的位置,make在编译时将会进入内核源码目录,执行编译,编译完成时返回。

$KDIR:/lib/modules/$(shell uname -r)/build/,指定内核源码的位置。

直接在目标板上编译时,内核头文件默认存放在/lib/modules/$(shell uname -r)/build/中,这个build/目录是一个软连接,链接到源码头文件的安装位置。而内核真正的源码库则直接引用正在运行的内核镜像。

当跨平台编译时,就需要指定相应的内核源码目录,而不是系统中的源码目录,但是交叉编译时,需不需要指定架构平台和交叉编译工具链呢?我们接着往下看;

M=$(PWD):需要编译的模块源文件地址


[target]:modules,事实上,这是个可选选项。默认行为是将源文件编译并生成内核模块,即module(s),但是它还支持一下选项:

  • modules_install:安装这个外部模块,默认安装地址是/lib/modules/$(uname -r)/extra/,同时可以由内建变量INSTALL_MOD_PATH指定安装目录
  • clean:卸载源文件目录下编译过程生成的文件,在上文的makefile最后一行可以看到。
  • help:帮助信息

更多选项

编译多个源文件

hello_world总是简单的,但是在实际开发中,就会出现更复杂的情况,这时候就需要了解更多的makefile选项:

首先,当一个.o目标文件的生成依赖多个源文件时,显然make的自动推导规则就力不从心了(它只能根据同名推导,比如编译filename.o,只会去查找filename.c),我们可以这样指定:

    obj-m  += hello.o
    hello-y := a.o b.o hello_world.o

hello.o目标文件依赖于a.o,b.o,hello_world.o,那么这里的a.o和b.o如果没有指定源文件,根据推导规则就是依赖源文件a.c,b.c,hello_world.c.
除了hello-y,同时也可以用hello-objs,实现效果是一样的。

同时编译多个可加载模块

kbuild支持同时编译多个可加载模块,也就是生成多个.ko文件,它的格式是这样的:

    obj-m := foo.o bar.o
    foo-y := <foo_srcs>
    bar-y := <bar_srcs>

就是这么简单。

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

通常,标准的makefile会写成这样:

    ifneq ($(KERNELRELEASE),)
    obj-m  := hello.o

    else
    KDIR ?= /lib/modules/`uname -r`/build

    all:
            $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
    clean:
            $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
    endif

为什么要添加一个ifneq,else,all条件判断。

这得从linux内核模块make执行的过程说起:当键入make时,make在当前目录下寻找makefile并执行,KERNELRELEASE在顶层的makefile中被定义,所以在执行当前makefile时KERNELRELEASE并没有被定义,走else分支,直接执行

    $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

而这条指令会进入到$(KDIR)目录,调用顶层的makefile,在顶层makefile中定义了KERNELRELEASE变量.

在顶层makefile中会递归地再次调用到当前目录下的makefile文件,这时KERNELRELEASE变量已经非空,所以执行if分支,在可加载模块编译列表添加hello模块,由此将模块编译成可加载模块放在当前目录下。

归根结底,各级子目录中的makefile文件的作用就是先切换到顶层makefile,然后通过obj-m在可加载模块编译列表中添加当前模块,kbuild就会将其编译成可加载模块。

如果是直接编译整个内核源码,就省去了else分支中进入顶层makefile的步骤。

需要注意的一个基本概念是:每一次编译,顶层makefile都试图递归地进入每个子目录调用子目录的makefile,只是当目标子目录中没有任何修改时,默认不再进行重复编译以节省编译时间。

这里同时解决了上面的一个疑问:既然是从顶层目录开始编译,那么只要顶层目录中指定了架构(ARCH)和交叉编译工具链地址(CROSS_COMPILE),各子目录中就不再需要指定这两个参数。

头文件的放置

当编译的目标模块依赖多个头文件时,kbuild对头文件的放置有这样的规定:

  • 直接放置在makefile同在的目录下,在编译时当前目录会被添加到头文件搜索目录。

  • 放置在系统目录,这个系统目录是源代码目录中的include/linux/。

  • 与通用的makefile一样,使用-I$(DIR)来指定,不同的是,代表编译选项的变量是固定的,为ccflag.

      一般的用法是这样的:
    
              ccflags-y := -I$(DIR)/include   
      kbuild就会将$(DIR)/includ目录添加到编译时的头文件搜索目录中。  
    

linux内核makefile总览可以参考另一篇博客:linux内核makefile概览

好了,关于linux编译内核模块的makefile介绍就到此为止啦,如果朋友们对于这个有什么疑问或者发现有文章中有什么错误,欢迎留言

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祝各位早日实现项目丛中过,bug不沾身.

posted @ 2019-03-06 23:29  牧野星辰  阅读(33106)  评论(2编辑  收藏  举报