Make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gcc menuconfig 分析

在编译LINUX内核时，首先要修改内核源码顶层目录下的makefile文件，将其中ARCH ?= $(SUBARCH)修改为ARCH ?= arm，将CROSS_COMPILE    ?= 修改为CROSS_COMPILE    ?= arm-linux-gcc，或者不修改，而是将ARCH和CROSS_COMPILE的值通过命令行传入。然后在linux内核源码目录下，执行make menuconfig，那之后发生了什么？

make命令在未指定文件的情况下，默认寻找名为Makefile或GNUMakefile的文件（文件名不区分大小写，无后缀名）。make menuconfig命令没有指定文件，因此默认执行的是 make –f Makefile menuconfig，即执行$(srctree)/Makefile文件中目标menuconfig的相关规则。我使用的源码顶层目录名为linux2.6.30.4，因此$(srctree)/Makefile即linux2.6.30.4/Makefile。

下边只列出了执行make menuconfig后，linux2.6.30.4/Makefile文件中与该命令执行相关的目标规则（此处将makefile文件中include的文件也包含进去并展开了，在include关键字下边，都用{ }括起来，用来表示include进来的文件展开后的内容）：

linux2.6.30.4/Makefile

... ...

# Use make M=dir to specify directory of external module to build
# Old syntax make ... SUBDIRS=$PWD is still supported
# Setting the environment variable KBUILD_EXTMOD take precedence
ifdef SUBDIRS
    KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS)
endif
ifdef M
    ifeq ("$(origin M)", "command line")
        KBUILD_EXTMOD := $(M)
    endif
endif

ifeq ($(KBUILD_SRC),)

ifdef O
    ifeq ("$(origin O)", "command line")
        KBUILD_OUTPUT := $(O)
    endif
endif

… …

ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)

… …

sub-make: FORCE
    $(if $(KBUILD_VERBOSE:1=),@)$(MAKE) -C $(KBUILD_OUTPUT) \
    KBUILD_SRC=$(CURDIR) \
    KBUILD_EXTMOD="$(KBUILD_EXTMOD)" -f $(CURDIR)/Makefile \
    $(filter-out _all sub-make,$(MAKECMDGOALS))

… …

skip-makefile := 1

endif # ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
endif # ifeq ($(KBUILD_SRC),)

NOTE:  因为make menuconfig命令没有定义M、O、也没有定义skip-makefile，且没有SUBDIRS、KBUILD_EXTMOD、KBUILD_SRC这三个环境变量(除非自己去设置，否则linux系统不会有这三个个环境变量)，因此KBUILD_OUTPUT为空，skip-makefile也为空，KBUILD_EXTMOD为空，KBUILD_SRC为空。

ifeq ($(skip-makefile),)

… …

srctree := $(if $(KBUILD_SRC),$(KBUILD_SRC),$(CURDIR))

NOTE:  KBUILD_SRC为空，所以if函数的返回值是$(CURDIR)，CURDIR是make的内嵌变量，其值是make命令执行所在目录，对于我这个例子，是进入到D:\linux2.6.30.4后make menuconfig的，因此CURDIR就是D:\linux2.6.30.4

… …

SRCARCH     := $(ARCH)

… …

include $(srctree)/scripts/Kbuild.include

{

… …

build := -f $(if $(KBUILD_SRC),$(srctree)/)scripts/Makefile.build obj

NOTE：KBUILD_SRC为空，所以$(srctree)/的值不被返回，即上句实际为build := -f scripts/Makefile.build obj，

… …

}

… …

PHONY += scripts_basic
scripts_basic:
    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic

… …

PHONY += outputmakefile
outputmakefile:
ifneq ($(KBUILD_SRC),)
    $(Q)ln -fsn $(srctree) source
    $(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/mkmakefile \
        $(srctree) $(objtree) $(VERSION) $(PATCHLEVEL)
endif

… …

config-targets := 0
mixed-targets  := 0

... ...

ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
        ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),)
                config-targets := 1
                ifneq ($(filter-out config %config,$(MAKECMDGOALS)),)
                        mixed-targets := 1
                endif
        endif
endif

NOTE: MAKECMDGOALS变量指的是从make命令行参数中传递过来的目标字符串，make menuconfig命令对应的MAKECMDGOALS就是menuconfig。KBUILD_EXTMOD为空，MAKECMDGOALS字串与%config模式符合，故config-targets := 1，而MAKECMDGOALS中除了%config模式外，没有其他模式的字串了，因此$(filter-out config %config,$(MAKECMDGOALS))为空，故mixed-targets仍然为0

ifeq ($(mixed-targets),1)

… …

else

ifeq ($(config-targets),1)

… …

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
    $(Q)mkdir -p include/linux include/config
    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

else

… …

endif #ifeq ($(config-targets),1)
endif #ifeq ($(mixed-targets),1)

… …

endif    # skip-makefile

… …

PHONY += FORCE
FORCE:

.PHONY: $(PHONY)

NOTE: make menuconfig后，经过一些逻辑判断（就是前面ifeq ($(config-targets),1)之类的），最终来执行%config目标的规则，%config目标的规则中有两条命令，第一条创建两个目录，第二条执行make命令，Q的值被定义为@或者为空，而@……的意思是不将此行规则在执行时显示在屏幕上，因此$(Q)无关紧要。MAKE是内嵌变量，其值为make，$@表示当前目标，即menuconfig，故第二条规则实际就是make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig menuconfig，进入到scripts/makefile.build文件中，make的目标是menuconfg。menuconfg目标有三个依赖scripts_basic outputmakefile FORCE 。scripts_basic目标的规则的命令为$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic，展开即make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。查看Makefile.build文件，可以看到，该文件的默认目标是__build，__build目标有两条规则，第一条是空规则，第二条规则有命令。按照makefile规则，当一个目标有多条规则时，只能有一条规则有生成目标的命令，多条规则的中的命令和依赖在makefile文件被读取时合并，因此说，这里__build目标的实质性规则是

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

KBUILD_BUILTIN、KBUILD_MODULES在顶层makefile文件中定义，并通过export关键字定义，使在makefile递归进行时，这两个变量被传递进子makefile。KBUILD_BUILTIN和KBUILD_MODULES在顶层makefile文件中定义赋为1后，就没有被改变过。所以此处__build目标的依赖就是$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y) $(subdir-ym) $(always)。命令“:”在bash中表示什么都不干，只是单纯的返回true. 经过分析，发现builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym都为空串，只有always有值，always在scripts/kconfig/Makefile中定义为dochecklxdialog，而dochecklxdialog目标所在规则的注释写着# Check that we have the required ncurses stuff installed for lxdialog (menuconfig)，也就是说，__build目标的依赖dochecklxdialog是用来检查生成配置对话框所需的ncurses库是不是已经安装在本机了，如果没有安装，make过程会报错退出。因此在make menuconfig前，我们要保证该库已经被安装在本地。

outputmakefile 目标所在规则实际上什么也不做。FORCE所在规则为空，也是什么都不做。FORCE被定义为一个伪目标，所以它作为依赖时总是被认为是最新的（比目标新），故有FORCE作为依赖的目标每次make时必然会重新生成，在这里FORCE伪目标的规则命令为空，故FORCE在Kbuild体系中，就是相当于是一个关键字，如果我们想要某个目标每次make的时候都一定会被重新生成，就把FORCE写为该目标的依赖。

linux2.6.30.4/scripts/Makefile.build

src := $(obj)

PHONY := __build
__build:

… …

kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
include $(kbuild-file)

{

… …

ifdef KBUILD_KCONFIG
Kconfig := $(KBUILD_KCONFIG)
else
Kconfig := arch/$(SRCARCH)/Kconfig
endif

… …

menuconfig: $(obj)/mconf
    $< $(Kconfig)

… …

NOTE: 由make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig menuconfig可知，src值为scripts/kconfig，与/%的字串模式相符，因此$(filter /%,$(src))就是scripts/kconfig，故kbuild-dir就被赋值为$(src)，即kbuild-dir为scripts/kconfig。由于scripts/kconfig目录下并没有Kbuild文件，因此函数$(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild)查找失败，返回为空，从而kbuild-file值被赋为$(kbuild-dir)/Makefile，也即scripts/kconfig/Makefile。接着include $(kbuild-file)，目标menuconfig就被找到了。menuconfig目标的规则的命令是$< $(Kconfig)，展开为$(obj)/mconf $(Kconfig), obj的值为scripts/kconfig，因为没有定义KBUILD_KCONFIG，而且SRCARCH之前已被赋值为$(ARCH)，即SRCARCH为arm，因此Kconfig的值为arch/arm/Kconfig。故menuconfig目标的规则的命令为scripts/kconfig/mconf arch/arm/Kconfig。mconf在这里实际上是scripts/kconfig目录下的一个可执行文件，此条命令里arch/arm/Kconfig字符串作为命令行参数传入该可执行文件运行，该可执行文件实际上就是依据arch/arm/Kconfig文件提供的菜单配置，生成配置界面。NOTE: 这里为什么说scripts/kconfig/mconf就是一个可执行文件呢？继续往下看scripts/kconfig/Makefile中的内容：

lxdialog := lxdialog/checklist.o lxdialog/util.o lxdialog/inputbox.o
lxdialog += lxdialog/textbox.o lxdialog/yesno.o lxdialog/menubox.o

… …

mconf-objs    := mconf.o zconf.tab.o $(lxdialog)

… …

ifeq ($(MAKECMDGOALS),menuconfig)
    hostprogs-y += mconf
endif

… …

# Check that we have the required ncurses stuff installed for lxdialog (menuconfig)
PHONY += $(obj)/dochecklxdialog
$(addprefix $(obj)/,$(lxdialog)): $(obj)/dochecklxdialog
$(obj)/dochecklxdialog:
    $(Q)$(CONFIG_SHELL) $(check-lxdialog) -check $(HOSTCC) $(HOST_EXTRACFLAGS) $(HOST_LOADLIBES)

always := dochecklxdialog

… …

}
NOTE: 如果在编译内核的过程中，需要现编译出一些可执行文件供内核编译阶段使用，就需要借助Kbuild框架的本机程序支持的特性。Kbuild 框架中，专门使用hostprogs-y变量来指示在内核编译阶段需要使用的一些可执行文件，通过hostprogs-y += mconf，就向make程序指明mconf是一个编译阶段需要使用的可执行文件。另外，Kbuild框架使用-objs后缀来指明相应的可执行文件需要通过多个目标文件来链接生成，mconf-objs    := mconf.o zconf.tab.o $(lxdialog)就是向make指明，mconf文件是由mconf.o zconf.tab.o lxdialog/checklist.o lxdialog/util.o lxdialog/inputbox.o lxdialog/textbox.o lxdialog/yesno.o lxdialog/menubox.o链接生成的。再有，未明确写明生成规则时，KBuild框架默认.o文件是由同名.c或.S文件编译生成的。我们在scripts\kconfig以及scripts\kconfig\lxdialog目录下可以找到前边8个.o文件的同名.c文件。