Linux驱动程序开发 002- Kbuild系统-优快云博客

序言
从Linux内核2.6开始，Linux内核的编译采用Kbuild系统，这同过去的编译系统有很大的不同，尤其对于Linux内核模块的编译。在新的系统下，Linux编译系统会两次扫描Linux的Makefile：首先编译系统会读取Linux内核顶层的Makefile，然后根据读到的内容第二次读取Kbuild的Makefile来编译Linux内核。

Linux内核Makefile分类

Kernel Makefile

Kernel Makefile位于Linux内核源代码的顶层目录，也叫 Top Makefile。它主要用于指定编译LinuxKernel目标文件（vmlinux）和模块（module）。这编译内核或模块是，这个文件会被首先读取，并根据读到的内容配置编译环境变量。对于内核或驱动开发人员来说，这个文件几乎不用任何修改。

Kbuild Makefile

Kbuild系统使用Kbuild Makefile来编译内核或模块。当Kernel Makefile被解析完成后，Kbuild会读取相关的Kbuild Makefile进行内核或模块的编译。Kbuild Makefile有特定的语法指定哪些编译进内核中、哪些编译为模块、及对应的源文件是什么等。内核及驱动开发人员需要编写这个Kbuild Makefile文件。

ARCH Makefile

ARCH Makefile位于ARCH/$(ARCH)/Makefile，是系统对应平台的Makefile。Kernel Top Makefile会包含这个文件来指定平台相关信息。只有平台开发人员会关心这个文件。

Kbuild Makefile
Kbuild Makefile的文件名不一定是Makefile，尽管推荐使用Makefile这个名字。大多的Kbuild文件的名字都是Makefile。为了与其他Makefile文件相区别，你也可以指定Kbuild Makefile的名字为Kbuild。而且如果“Makefile”和“Kbuild”文件同时存在，则Kbuild系统会使用“Kbuild”文件。

目标定义

Kbuild Makefile的一个最主要功能就是指定编译什么，这个功能是通过下面两个对象指定的obj-?和xxx-objs：

obj-?

obj-?指定编译什么，怎么编译？其中的“?”可能是“y”或“m”，“y”指定把对象编译进内核中，“m”指定把对象编译为模块。语法如下;
obj-? = $(target).o
target为编译对象的名字。如果没有指定xxx-objs，这编译这个对象需要的源文件就是$(target).c或$(target).s。如果指定了$(target)-objs，则编译这个对象需要的源文件由$(target)-objs指定，并且不能有$(target).c或$(target).s文件。

xxx-objs

xxx-objs指定了编译对象需要的文件，一般只有在源文件是多个时才需要它。

只要包含了这两行，Kbuild Makefile就应该可以工作了。

嵌套编译

有时一个对象可能嵌入到另一个对象的目录下，那个如何编译子目录下的对象呢?其实很简单，只要指定obj_?的对象为子目录的名字就可以了：

obj-? = $(sub_target)/

其中“?”可以是“y”或“m”，$(sub_target)是子目录名字。

编译器选项

尽管在大多数情况下不需要指定编译器选项，有时我们还是需要指定一些编译选项的。

ccflags-y, asflags-y and ldflags-y

这些编译选项用于指定cc、as和ld的编译选项

编译外部模块
有时候我们需要在内核源代码数的外面编译内核模块，编译的基本命令是：

make -C $(KERNEL_DIR) M=`pwd` modules
我们可以把这个命令集成到Makefile里，这样我们就可以只输入“make”命令就可以了。回想上一章的那个Makefile，它把Normal Makefile 和Kbuild Makefile集成到一个文件中了。为了区别Kbuild Makefile 和Normal Makefile，这样我们改写Makefile为如下形式，并且添加Kbuild Makefile - “Kbuild”。

##Makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
include "Kbuild"
else
KERNEL_DIR = /lib/modules/`uname -r`/build
MODULEDIR := $(shell pwd)

.PHONY: modules
default: modules

modules:
        make -C $(KERNEL_DIR)  M=$(MODULEDIR) modules

clean distclean:
        rm -f *.o *.mod.c .*.*.cmd *.ko
        rm -rf .tmp_versions
endif

## Kbuild
MODULE_NAME = helloworld
$(MODULE_NAME)-objs := hello.o
obj-m := $(MODULE_NAME).o

一般不需要在Makefile里包含如下代码,这样写完全是为了兼容老版本的Kbuild系统。KERNELRELEASE变量在Kernel Makefile里定义的，因此只有在第二次由Kbuild读取这个Makefile文件时才会解析到Kbuild的内容。

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
include "Kbuild"
else
...
endif

外部头文件
有时需要连接内核源代码外部的系统头文件，但Kbuild系统默认的系统头文件都在内核源代码内部，如何使用外部的头文件呢？这个可以借助于Kbuild系统的特殊规则:

EXTRA_CFLAGS

EXTRA_CFLAGS可以给Kbuild系统添加外部系统头文件，
EXTRA_CFLAGS += $(ext_include_path)
一般外部头文件可能位于外部模块源文件的目录内，如何指定呢？这可以借助$(src)或$(obj)

$(src)/$(obj)

$(src)是一个相对路径，它就是Makefile/Kbuild文件所在的路径。同样$(obj)就是编译目标保存的路径，默认就是源代码所在路径。

因此，我们修改Kbuild文件添加 EXTRA_CFLAGS 来包含外部头文件尽管在这个驱动里没有引用外部系统头文件：

## Kbuild
MODULE_NAME = helloworld
$(MODULE_NAME)-objs := hello.o
EXTRA_CFLAGS := -I$(src)/include
obj-m := $(MODULE_NAME).o

后记
这里我们详细的介绍了Linux内核的Kbuild系统，相信你已经可以自如的写自己的Kbuild Makefile了。现在开始，我们就可以写带有一些功能的驱动程序了。Linux里的驱动程序可以分为三类，字符设备驱动程序，块设备驱动程序和网络设备驱动程序。在后面的章节里你会详细的了解到这些驱动程序，同时可以了解到Linux内核里用到的一些技术，如进程管理、内存管理、内核同步技术、内核时钟等。