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分类: 嵌入式
2017-04-06 16:26:39
原文地址:openwrt: Makefile 框架分析 作者:lwchsz
本篇的主要目的是想通过分析Makefile,了解openwrt编译过程。着重关注以下几点:
官方源下载速度太度,我从github上clone了openwrt的代码仓库。
git clone https://github.com/openwrt-mirror/openwrt.git
上图是openwrt目录结构,其中第一行是原始目录,第二行是编译过程中生成的目录。各目录的作用是:
scripts - 一些perl脚本,用于软件包管理。
bin - 编译完成之后,firmware和各ipk会放到此目录下。
openwrt根目录下的Makefile是执行make命令时的入口。从这里开始分析。
world:
ifndef ($(OPENWRT_BUILD),1) # 第一个逻辑 ... else # 第二个逻辑 ... endif
上面这段是主Makefile的结构,可以得知:
编译时一般直接使用make V=s -j5这样的命令,不会指定OPENWRT_BUILD变量
override OPENWRT_BUILD=1 export OPENWRT_BUILD
更改了OPENWRT_BUILD变量的值。这里起到的作用是下次执行make时,会进入到第二逻辑中。
toplevel.mk中的 %:: 解释world目标的规则。
prereq:: prepare-tmpinfo .config @+$(MAKE) -r -s tmp/.prereq-build $(PREP_MK) @+$(NO_TRACE_MAKE) -r -s $@ %:: @+$(PREP_MK) $(NO_TRACE_MAKE) -r -s prereq @( \
cp .config tmp/.config; \
./scripts/config/conf --defconfig=tmp/.config -w tmp/.config Config.in > /dev/null 2>&1; \ if ./scripts/kconfig.pl '>' .config tmp/.config | grep -q CONFIG; then \
printf "$(_R)WARNING: your configuration is out of sync. Please run make menuconfig, oldconfig or defconfig!$(_N)\n" >&2; \
fi \
) @+$(ULIMIT_FIX) $(SUBMAKE) -r $@
执行 make V=s 时,上面这段规则简化为:
prereq:: prepare-tmpinfo .config @make -r -s tmp/.prereq-build @make V=ss -r -s prereq %:: @make V=s -r -s prereq @make -w -r world
可见其中最终又执行了prereq和world目标,这两个目标都会进入到第二逻辑中。
首先就引入了target, package, tools, toolchain这四个关键目录里的Makefile文件
include target/Makefile include package/Makefile include tools/Makefile include toolchain/Makefile
这些子目录里的Makefile使用include/subdir.mk里定义的两个函数来动态生成规则,这两个函数是subdir和stampfile
拿target/Makefile举例:
(eval(call stampfile,$(curdir),target,prereq,.config))
会生成规则:
target/stamp-prereq:=$(STAGING_DIR)/stamp/.target_prereq $$(target/stamp-prereq): $(TMP_DIR)/.build .config @+$(SCRIPT_DIR)/timestamp.pl -n $$(target/stamp-prereq) target .config || \
make $$(target/flags-prereq) target/prereq @mkdir -p $$$$(dirname $$(target/stamp-prereq)) @touch $$(target/stamp-prereq) $$(if $(call debug,target,v),,.SILENT: $$(target/stamp-prereq))
.PRECIOUS: $$(target/stamp-prereq) # work around a make bug
target//clean:=target/stamp-prereq/clean target/stamp-prereq/clean: FORCE @rm -f $$(target/stamp-prereq)
所以可以简单的看作: (eval(call stampfile,(curdir),target,prereq,.config))生成了目标(target/stamp-prereq)
subdir这个函数写了一大堆东西,看起来很复杂 。
$(call subdir, target) 会遍历下的子目录,执行 make -C 操作。这样就切入子目录中去了。
几个重要的目录路径:
KERNEL_BUILD_DIR
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/linux-3.14.18
LINUX_DIR
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/linux-3.14.18
KDIR
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a
BIN_DIR
bin/ramips
Makefile中包含了rules.mk, target.mk等.mk文件,这些文件中定义了许多变量,有些是路径相关的,有些是软件相关的。这些变量在整个Makefile工程中经常被用到,
TARGET_ROOTFS_DIR
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2
BUILD_DIR
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2
STAGING_DIR_HOST
staging_dir/toolchain-mipsel_24kec+dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2
TARGET_DIR
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/root-ramips
target/linux/ramips/Makefile: $(eval $(call BuildTarget))
target/linux/Makefile : export TARGET_BUILD=1
include/target.mk:
ifeq ($(TARGET_BUILD),1)
include $(INCLUDE_DIR)/kernel-build.mk
BuildTarget?=$(BuildKernel)
endif
BuildKernel是include/kernel-build.mk定义的一个多行变量,其中描述了如何编译内核, 主要关注其中install规则的依赖链:
$(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h: FORCE
rm -f $(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h
touch $(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h
+$(MAKE) $(KERNEL_MAKEOPTS) vmlinux
... $(LINUX_DIR)/.image: $(STAMP_CONFIGURED) $(if $(CONFIG_STRIP_KERNEL_EXPORTS),$(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h) FORCE $(Kernel/CompileImage) $(Kernel/CollectDebug)
touch $$@
install: $(LINUX_DIR)/.image +$(MAKE) -C image compile install TARGET_BUILD=
1. 触发make vmlinux命令生成vmlinux: install --> $(LINUX_DIR)/.image --> $(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h --> `$(MAKE) $(KERNEL_MAKEOPTS) vmlinux` 2. 对vmlinux做objcopy, strip操作: $(LINUX_DIR)/.image --> $(Kernel/CompileImage) --> $(call Kernel/CompileImage/Default) --> $(call Kernel/CompileImage/Default) $(KERNEL_CROSS)objcopy -O binary $(OBJCOPY_STRIP) -S $(LINUX_DIR)/vmlinux $(LINUX_KERNEL)$(1)
--> build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/vmlinux $(KERNEL_CROSS)objcopy $(OBJCOPY_STRIP) -S $(LINUX_DIR)/vmlinux $(KERNEL_BUILD_DIR)/vmlinux$(1).elf
--> build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/vmlinux.elf $(CP) $(LINUX_DIR)/vmlinux $(KERNEL_BUILD_DIR)/vmlinux.debug
--> build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/vmlinux.debug
firmware由kernel和rootfs两个部分组成,要对两个部分先分别处理,然后再合并成一个.bin文件。先看一下这个流程。
"target/linux/ramips/image/Makefile" 文件中的最后一句:$(eval $(call BuildImage)),将BuildImage展开在这里。BuildImage定义在 include/image.mk 文件中,其中定义了数个目标的规则。
define BuildImage
compile: compile-targets FORCE
**$(call Build/Compile)**
install: compile install-targets FORCE ... $(call Image/BuildKernel) ## 处理vmlinux ... $(call Image/mkfs/squashfs) ## 生成squashfs,并与vmlinux合并成一个.bin文件 ... endef
target/linux/ramips/image/Makefile:
define Image/BuildKernel
cp $(KDIR)/vmlinux.elf $(BIN_DIR)/$(VMLINUX).elf
cp $(KDIR)/vmlinux $(BIN_DIR)/$(VMLINUX).bin $(call CompressLzma,$(KDIR)/vmlinux,$(KDIR)/vmlinux.bin.lzma) $(call MkImage,lzma,$(KDIR)/vmlinux.bin.lzma,$(KDIR)/uImage.lzma)
cp $(KDIR)/uImage.lzma $(BIN_DIR)/$(UIMAGE).bin
ifneq ($(CONFIG_TARGET_ROOTFS_INITRAMFS),)
cp $(KDIR)/vmlinux-initramfs.elf $(BIN_DIR)/$(VMLINUX)-initramfs.elf
cp $(KDIR)/vmlinux-initramfs $(BIN_DIR)/$(VMLINUX)-initramfs.bin $(call CompressLzma,$(KDIR)/vmlinux-initramfs,$(KDIR)/vmlinux-initramfs.bin.lzma) $(call MkImage,lzma,$(KDIR)/vmlinux-initramfs.bin.lzma,$(KDIR)/uImage-initramfs.lzma)
cp $(KDIR)/uImage-initramfs.lzma $(BIN_DIR)/$(UIMAGE)-initramfs.bin
endif $(call Image/Build/Initramfs) endef
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/ 目录中:
lzma e vmlinux -lc1 -lp2 -pb2 vmlinux.bin.lzma
build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/ 目录中:
mkimage -A mips -O linux -T kernel -C lzma -a 0x80000000 -e 0x80000000 -n "MIPS OpenWrt Linux-3.14.18" -d vmlinux.bin.lzma uImage.lzma
VMLINUX:=$(IMG_PREFIX)-vmlinux --> openwrt-ramips-mt7620a-vmlinux UIMAGE:=$(IMG_PREFIX)-uImage --> openwrt-ramips-mt7620a-uImage
cp $(KDIR)/uImage.lzma $(BIN_DIR)/$(UIMAGE).bin
把uImage.lzma复制到bin/ramips/目录下:
cp $(KDIR)/uImage.lzma bin/ramips/openwrt-ramips-mt7620a-uImage
define Image/mkfs/squashfs @mkdir -p $(TARGET_DIR)/overlay $(STAGING_DIR_HOST)/bin/mksquashfs4 $(TARGET_DIR) $(KDIR)/root.squashfs -nopad -noappend -root-owned -comp $(SQUASHFSCOMP) $(SQUASHFSOPT) -processors $(if $(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),$(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),1) $(call Image/Build,squashfs)
endif
mkdir -p build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/root-ramips/overlay
$(STAGING_DIR_HOST)/bin/mksquashfs4 $(TARGET_DIR) $(KDIR)/root.squashfs -nopad -noappend -root-owned -comp $(SQUASHFSCOMP) $(SQUASHFSOPT) -processors $(if $(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),$(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),1)
制作squashfs文件系统,生成root.squashfs:
mksquashfs4 root-ramips root.squashfs -nopad -noappend -root-owned -comp gzip -b 256k -p '/dev d 755 0 0' -p '/dev/console c 600 0 0 5 1' -processors 1
在 target/linux/ramips/image/Makefile 中:
define Image/Build $(call Image/Build/$(1))
dd if=$(KDIR)/root.$(1) of=$(BIN_DIR)/$(IMG_PREFIX)-root.$(1) bs=128k conv=sync $(call Image/Build/Profile/$(PROFILE),$(1))
endef
dd if=build_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/root.squashfs of=bin/ramips/openwrt-ramips-mt7620-root.squashfs bs=128k conv=sync
target/linux/ramips/mt7620a/profiles/00-default.mk, 中调用 Profile 函数:$(eval $(call Profile,Default))
include/target.mk 中定义了 Profile 函数, 其中令 PROFILE=Default
define Image/Build/Profile/Default
$(call Image/Build/Profile/MT7620a,$(1)) ... endef
规则依赖序列如下:
$(call Image/Build/Profile/$(PROFILE),squashfs)
--> $(call BuildFirmware/Default8M/squashfs,squashfs,mt7620a,MT7620a) --> $(call BuildFirmware/OF,squashfs,mt7620a,MT7620a,8060928) --> $(call MkImageLzmaDtb,mt7620a,MT7620a) --> $(call PatchKernelLzmaDtb,mt7620a,MT7620a) --> $(call MkImage,lzma,$(KDIR)/vmlinux-mt7620a.bin.lzma,$(KDIR)/vmlinux-mt7620a.uImage) --> $(call MkImageSysupgrade/squashfs,squashfs,mt7620a,8060928)
其中的主要步骤:
接下来就是合并生成firmware固件了:
MkImageSysupgrade/squashfs, squashfs, mt7620a,8060928
cat vmlinux-mt7620a.uImage root.squashfs > openwrt-ramips-mt7620-mt7620a-squashfs-sysupgrade.bin
--> 制作squashfs bin文档, 并确认它的大小 < 8060928 才是有效的,否则报错。
总结: 整个流程下来,其实最烦索的还是对内核生成文件vmlinux的操作,经过了objcopy, patch-dtb, lzma, mkimage 等过程生成一个uImage,再与mksquashfs工具制作的文件系统rootfs.squashfs合并。