【u-boot-2018.05】make配置过程分析

https://blog.csdn.net/q_z_r_s/article/details/80718518

从u-boot-2014.10版本引入Kbuild系统之后，Makefile的管理和组织跟以前版本的代码有了很大的不同，这使Makefile变得更加复杂。整个Makefile中，include很多其它不同用途的Makefile，各种目标和依赖也很多，因此要想搞清楚make的执行过程很困难；使用u-boot之前首先是对其进行配置，命令为：

make xxx_defconfig

上述命令执行之后会生成对应的.config文件，接下来就可以进行最后的编译工作了，直接输入make即可。
配置流程分析

执行make xxx_defconfig命令时，u-boot根目录下的Makefile中有唯一的规则匹配目标：

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
        $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

其中$(build)在kbuild.include中定义：

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

依赖scripts_basic：

# Basic helpers built in scripts/
    PHONY += scripts_basic
    scripts_basic:
        $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
        $(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

可见scripts_basic没有进一步的依赖，展开后规则如下：

scripts_basic:
        $(Q) make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic
        $(Q) rm -f .tmp_quiet_recordmcount

简而言之，scripts_basic规则

scripts_basic:
        $(Q) make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic

的最终结果就是编译scripts/basic/fixdep.c生成主机上的可执行文件fixdep。

第二次调用scripts/Makefile.build进行编译
文件script/Makefile.build的开头会根据传入的obj=scripts/kconfig参数设置src=scripts/kconfig。然后搜寻$(srctree)/$(src)子目录下的makefile，由于src=scripts/kconfig参数不同于第一次调用的参数（src=scripts/basic），此处包含的makefile也不同于第一次的makefile了：

# The filename Kbuild has precedence over Makefile
    kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
    kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
    include $(kbuild-file)

这里替换展开后相当于：

include ./scripts/kconfig/Makefile

对于这里传入的xxx_defconfig，匹配的目标是：

%_defconfig: $(obj)/conf
        $(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

展开为：

xxx_defconfig: scripts/kconfig/conf
        $(Q)scripts/kconfig/conf  --defconfig=arch/../configs/xxx_defconfig Kconfig

此处目标xxx_defconfig依赖于scripts/kconfig/conf，接下来检查并生成依赖。

hostprogs-y := conf nconf mconf kxgettext qconf gconf

hostprogs-y指出conf被定义为主机上执行的程序，其依赖于另外两个文件：

conf-objs   := conf.o  zconf.tab.o

通过编译conf.c和zconf.tab.c生成conf-objs，并链接为scripts/kconfig/conf。

生成依赖后就是执行目标的命令了：

$(Q)scripts/kconfig/conf  --defconfig=arch/../configs/xxx_defconfig Kconfig

conf工具从根目录下开始树状读取默认的Kconfig文件，分析其配置并保存在内存中。分析完默认的Kconfig后再读取指定文件（即arch/../configs/xxx_defconfig）更新得到最终的符号表，并输出到.config文件中。

u-boot-2016 make配置过程分析

概述

本文基于u-boot树莓派3代配置过程进行分析，环境如下：
编译环境：Ubuntu 14.04 LTS
编译工具：arm-Linux-gnueabi-gcc

代码版本：u-boot v2016.09
配置文件：rpi_3_32b_defconfig

u-boot自v2014.10版本开始引入KBuild系统，Makefile的管理和组织跟以前版本的代码有了很大的不同，其Makefile更加复杂。整个Makefile中，嵌套了很多其它不同用途的Makefile，各种目标和依赖也很多，make分析很容易陷进去，让人摸不着头脑。

本文涉及的配置命令：

make rpi_3_32b_defconfig

实例执行配置命令

u-boot的编译跟kernel编译一样，分两步执行：
- 第一步：配置，执行make xxx_defconfig进行各项配置，生成.config文件
- 第二部：编译，执行make进行编译，生成可执行的二进制文件u-boot.bin或u-boot.elf

先从简单的make defconfig配置过程着手吧。
命令行输入：

make rpi_3_32b_defconfig V=1

编译输出如下：

配置命令参数说明：
- rpi_3_32b_defconfig 是树莓派3代32位编译的配置文件
- V=1 指示编译显示详细的输出。默认V=0，编译仅显示必要的简略信息

从输出的log看，make rpi_3_32b_defconfig的执行主要分为3个部分，见图上的标示：
- 1. 执行make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic，编译生成scripts/basic/fixdep工具

- 2. 执行make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig编译生成scripts/kconfig/conf工具

- 3. 执行scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig生成最终的.config配置文件

跟原始的代码相比，执行make rpi_3_32b_defconfig后文件夹内容的变化如下：

被后续编译用到的文件是.config。

详细配置流程分析

言归正传，整个配置流程的目的就是为了生成.config文件，下面详细分析.config文件是如何一步一步生成的。

Makefile的核心是依赖和命令。对于每个目标，首先会检查依赖，如果依赖存在，则执行命令更新目标；如果依赖不存在，则会以依赖为目标，先生成依赖，待依赖生成后，再执行命令生成目标。

1. 顶层make defconfig规则

执行make xxx_defconfig命令时，u-boot根目录下的Makefile中有唯一的规则匹配目标：

1. %config: scripts_basic outputmakefile FORCE
2. $(</span>Q)<span class="hljs-variable">$(MAKE) $(</span>build)=scripts/kconfig <span class="hljs-variable">$@

对于目标，rpi_3_32b_defconfig，展开则有：

1. rpi_3_32b_defconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE
2. $(</span><span class="hljs-constant">Q</span>)<span class="hljs-variable">$(MAKE) $(</span>build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig</div></div></li></ol></code><ul class="pre-numbering" style="opacity: 0;"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul><div class="hljs-button" data-title="复制"></div></pre><ul class="pre-numbering" style="opacity:0;"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul><div class="save_code tracking-ad" style="display:none;"><a target="_blank"><img src="http://static.blog.csdn.net/images/save_snippets_01.png" alt="save_snippets_01.png"></a></div><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul><p>其中<code>$(build)在kbuild.include中定义：

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

   i. 依赖scripts_basic

   依赖scripts_basic：

   1. # Basic helpers built in scripts/
   2. PHONY += scripts_basic
   3. scripts_basic:
   4. $(</span><span class="hljs-constant">Q</span>)<span class="hljs-variable">$(MAKE) $(</span>build)=scripts/basic</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

   可见scripts_basic没有进一步的依赖，展开后规则如下：

   1. scripts_basic:
   2. $(Q) make -f ./scripts/Makefile<span class="hljs-preprocessor">.build</span> obj=scripts/basic</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> $(Q) rm -f .tmp_quiet_recordmcount

   ii. 依赖outputmakefile

   依赖outputmakefile：

   1. PHONY += outputmakefile
   2. # outputmakefile generates a Makefile in the output directory, if using a
   3. # separate output directory. This allows convenient use of make in the
   4. # output directory.
   5. outputmakefile:
   6. ifneq ($(</span>KBUILD_SRC),)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)ln -fsn $(</span>srctree) <span class="hljs-keyword">source</span></div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)$(</span>CONFIG_SHELL) <span class="hljs-variable">$(srctree)/scripts/mkmakefile \
   7. $(</span>srctree) <span class="hljs-variable">$(objtree) $(</span>VERSION) <span class="hljs-variable">$(PATCHLEVEL)
   8. endif

   outputmakefile也没有进一步的依赖。
   如果执行如下命令：

   make rpi_3_32b_defconfig O=out

   那么所有生成的目标都将放到out目录，此时会通过outputmakefile导出一个makefile到out目录进行编译。

   由于在当前目录下编译，$(KBUILD_SRC)

   为空，不需要导出makefile文件，outputmakefile为空目标。

   iii. 依赖FORCE

   依赖FORCE:

   1. PHONY += FORCE
   2. FORCE:

   FORCE被定义为一个空目标。
   如果一个目标添加FORCE依赖，每次编译都会去先去执行FORCE（实际上什么都不做），然后运行命令更新目标，这样就能确保目标每次都会被更新。在这里也就保证目标rpi_3_32b_defconfig的命令：

   $(</span><span class="hljs-constant">Q</span>)<span class="hljs-variable">$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig

   总是能够被执行。

   以上是rpi_3_32b_defconfig

   的所有依赖，分析完依赖后再分析命令。

   2. 顶层make defconfig的命令

   i. 依赖scripts_basic的命令

   目标rpi_3_32b_defconfig

   的三个依赖scripts_basic，outputmakefile和FORCE中，只有scripts_basic需要执行命令，如下

   1. scripts_basic:
   2. $(Q) make -f ./scripts/Makefile<span class="hljs-preprocessor">.build</span> obj=scripts/basic</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> $(Q) rm -f .tmp_quiet_recordmcount

   然后Make命令会转到文件scripts/Makefile.build

   去执行。

   第一次调用scripts/Makefile.build进行编译
   文件script/Makefile.build

   的开头会根据传入的obj=scripts/basic参数设置src=scripts/basic:

   1. prefix := tpl
   2. src := $(</span>patsubst <span class="hljs-variable">$(prefix)/%,%,$(</span>obj))</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">ifeq (<span class="hljs-variable">$(obj),$(</span>src))</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">prefix := spl</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">src := <span class="hljs-variable">$(patsubst $(</span>prefix)/<span class="hljs-variable">%,</span><span class="hljs-variable">%,</span><span class="hljs-variable">$(obj))
   3. ifeq ($(</span>obj),<span class="hljs-variable">$(src))
   4. prefix := .
   5. endif
   6. endif

   然后搜寻$(srctree)/$(src)

   子目录下的makefile，并包含进来：

   1. # The filename Kbuild has precedence over Makefile
   2. kbuild-dir := $(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(filter /%,$(</span>src)),<span class="hljs-variable">$(src),$(</span>srctree)/<span class="hljs-variable">$(src))
   3. kbuild-file := $(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(wildcard $(</span>kbuild-dir)/Kbuild),<span class="hljs-variable">$(kbuild-dir)/Kbuild,$(</span>kbuild-dir)/Makefile)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-keyword">include</span> <span class="hljs-variable">$(kbuild-file)

   这里展开替换后相当于：

   include ./scripts/basic/Makefile

   文件scripts/basic/Makefile

   中定义了编译在主机上执行的工具fixdep：

   1. hostprogs-y := fixdep
   2. always := $(</span>hostprogs-y)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> </div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-comment"><span class="hljs-comment"># fixdep is needed to compile other host programs</span></span></div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-variable">$(addprefix $(</span>obj)/,<span class="hljs-variable">$(filter-out fixdep,$(</span>always)))<span class="hljs-symbol">:</span> <span class="hljs-variable">$(obj)/fixdep

   工具fixdep用于更新每一个生成目标的依赖文件*.cmd。

   上面定义的这个$(always)

   在scripts/Makefile.build里会被添加到targets中：

   targets += $(extra-y)</span> <span class="hljs-variable">$(MAKECMDGOALS) $(always)

   关于如何编译主机上可执行的程序，会在另外的文章中分析。

   简而言之，scripts_basic

   规则

   1. scripts_basic:
   2. $(Q) make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic

   的最终结果就是编译scripts/basic/fixdep.c

   生成主机上的可执行文件fixdep。至于为什么要编译fixdep和如何使用fixdep，会在另外的文章中分析。

   ii. 顶层rpi_3_32b_defconfig的命令

   完成对依赖scripts_basic

   的更新后，接下来就是执行顶层目标的命令完成对rpi_3_32b_defconfig的更新，展开后的规则如下：

   1. rpi_3_32b_defconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE
   2. make -f ./scripts/Makefile.build obj= scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig

   其中$(build)

   在kbuild.include中定义：

   1. ###
   2. # Shorthand for $(Q)$(MAKE) -f scripts/Makefile.build obj=
   3. # Usage:
   4. # $(Q)$(MAKE) $(build)=dir</span></span></div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line">build <span class="hljs-symbol">:</span>= -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj

   这个make命令会第二次转到scripts/Makefile.build

   去执行。

   第二次调用scripts/Makefile.build进行编译
   文件script/Makefile.build

   的开头会根据传入的obj=scripts/kconfig参数设置src=scripts/kconfig。然后搜寻$(srctree)/$(src)子目录下的makefile，由于src=scripts/kconfig参数不同于第一次调用的参数（src=scripts/basic），此处包含的makefile也不同于第一次的makefile了：

   1. # The filename Kbuild has precedence over Makefile
   2. kbuild-dir := $(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(filter /%,$(</span>src)),<span class="hljs-variable">$(src),$(</span>srctree)/<span class="hljs-variable">$(src))
   3. kbuild-file := $(</span><span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> <span class="hljs-variable">$(wildcard $(</span>kbuild-dir)/Kbuild),<span class="hljs-variable">$(kbuild-dir)/Kbuild,$(</span>kbuild-dir)/Makefile)</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"><span class="hljs-keyword">include</span> <span class="hljs-variable">$(kbuild-file)

   这里替换展开后相当于：

   include ./scripts/kconfig/Makefile

   文件scripts/kconfig/Makefile

   中定义了所有匹配%config的目标：

   1. PHONY += xconfig gconfig menuconfig config silentoldconfig update-po-config \
   2. localmodconfig localyesconfig
   3.  
   4. PHONY += oldnoconfig savedefconfig defconfig
   5.  
   6. PHONY += kvmconfig
   7.  
   8. PHONY += tinyconfig

   对于这里传入的rpi_3_32b_defconfig

   ，匹配的目标是：

   1. %_defconfig: $(</span>obj)/conf</div></div></li><li><div class="hljs-ln-numbers"><div class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"></div></div><div class="hljs-ln-code"><div class="hljs-ln-line"> <span class="hljs-variable">$(Q)$&lt;</span> <span class="hljs-variable">$(silent) --defconfig=arch/$(</span>SRCARCH)/configs/<span class="hljs-variable">$@ $(Kconfig)

   展开为：

   1. rpi_3_32b_defconfig: scripts/kconfig/conf
   2. $(Q)scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig

   此处目标rpi_3_32b_defconfig

   依赖于scripts/kconfig/conf，接下来检查并生成依赖。

   hostprogs-y := conf nconf mconf kxgettext qconf gconf

   hostprogs-y

   指出conf被定义为主机上执行的程序，其依赖于另外两个文件：

   conf-objs   := conf.o  zconf.tab.o

   通过编译conf.c

   和zconf.tab.c生成conf-objs，并链接为scripts/kconfig/conf。

   生成依赖后就是执行目标的命令了：

   $(Q)scripts/kconfig/conf  --defconfig=arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig Kconfig

   工具scripts/kconfig/conf

   的操作会在单独的文章中分析，此处只做简要的说明：

   conf

   工具从根目录下开始树状读取默认的Kconfig文件，分析其配置并保存在内存中。分析完默认的Kconfig后再读取指定文件（即arch/../configs/rpi_3_32b_defconfig）更新得到最终的符号表，并输出到.config文件中。

   至此完成了make rpi_3_32b_defconfig

   执行配置涉及的所有依赖和命令的分析。

   make defconfig配置流程简图

   整个配置流程阐述得比较啰嗦，可以用一个简单的依赖图表示，如下：
   
   （可以将图片拖到浏览器的其他窗口看大图）