【Android】Android Building System 分析

想要了解一個系統，我常會從 makefile 或是 building system 下手，以了解系統組成元素為何? 目錄結構為何? 對於Android ，我也不例外。透過了解 building system ，我們能知道如何新增、修改、刪除程式，並保有完整性，順利編譯出結果。

設定檔

Android building system 包括幾種重要的設定檔，

• Android.mk
• AndroidProducts.mk
• target_-.mk, host_-.mk and -.mk
• BoardConfig.mk
• buildspec.mk

Android.mk 是 module 和 package 的設定檔，每個 module/package 的目錄下都會有一個Android.mk。所謂的 module 是指系統的 native code ，相對於用 Java 寫成的 Android application 稱為 package。

AndroidProducts.mk 則設定 product 配置。 product 即特定系統版本，透過編譯不同 product ，產生不同軟體配置內容，安裝不同的 application。 Product 可視為特定專案，產生特定規格系統。

BoardConfig.mk 是為 product 主板做設定，像是 driver 選擇、設定。*-.mk 則是針對選擇的作業系統和 CPU 架構，進行相關設定。

buildspec.mk 是位於 source 根目錄下，為進行編譯者所做之額外設定。例如，可在此選擇要產生的 product 、平台、額外的 module/package 等。

參數

build/envsetup.sh 實作一個 mm 指令，以編譯單一 module，不需編譯整個 source tree。ONE_SHOT_MAKEFILE 這個 makefile 變數/參數就是用以實作這個功能。使用方法是在執行 make 時，將該變數指定為 module 的Android.mk。

• make ONE_SHOT_MAKEFILE=

透過定義 CREATE_MODULE_INFO_FILE ， building system 會將所有 module 資訊列在 $(PRODUCT_OUT)/module-info.txt 檔案裡。

• make CREATE_MODULE_INFO_FILE=true

設定 BUILD_TINY_ANDROID=true ， building system 產生一個簡單的 image ，以測試硬體的可用度。此功能用於移植的早期階段，以快速 bring up 。

HOST_BUILD_TYPE 和 TARGET_BUILD_TYPE 指定 building system 產生 binary 的目的為 debug 或 release 。透過設定此二變數，能產生包含 debug information 的 binry 。

• debug
• release

這些參數，也可設於 buildspec.mk 裡，以避免開發過程不斷的重新指定。

Goals

一般編輯整個 Android系統，就是使用 droid 這個 goal。 droid 會產生一個完整的系統，包括 bootloader、kernel、系統程式、模組和應用程式。

showcommands 和 droid 功能相同，但 droid 在編譯過程不顯示所使用的指令。透過 showcommands 這個 goal， building system 顯示過程中每一個步驟的詳細指令。

Makefile 的流程

• 初始化相關變數
• 偵測編譯環境和目標環境
• 決定目標 product
• 讀取 product 的設定
• 讀取 product 所指定之目標平台架構設定
  • 選擇 toolchain
  • 指定編譯參數 (*-.mk)
• 清除輸出目錄
• 設定/檢查版本編號
• 讀取所有 BoardConfig.mk 檔案
• 讀取所有 module 的設定
• 根據設定，產生必需的 rule
• 產生 image

以上的主要流程都是由 build/core/main.mk 所安排。

初始化和偵測

由 build/core/config.mk 所進行。 build/core/envsetup.mk 檢查 developer 的設定 (buildspec.mk) ，並檢查執行環境，以決定輸出目錄、項目。

build/core/config.mk 本身還依據參數，決定解譯時的相關參數。像是 compiler 的路徑、flags， lex 、yacc 的路徑參數等。

關於 product 的相關設定，則是由 build/core/product_config.mk 所處理，使用 build/core/product.mk 提供之 macro 載入。根據 AndroidProduct.mk 的內容， product_config.mk 決定了

• PRODUCT_TAGS
• OTA_PUBLIC_KEYS
• PRODUCT_POLICY
• ......

Product 設定的讀取

Android product 的設定來自於 build/target/product/AndroidProduct.mk 和 vendor 子目錄下的 AndroidProduct.mk 。 building system 透過 find 指令，找出所有可能的 AndroidProduct.mk。 AndroidProduct.mk 裡定義 PRODUCT_MAKEFILES 變數，列舉所有實際定義 product 的 makefile。這些 makefile 各自定義獨立的 product 。product 相關參數，存成 PRODUCTS.. 形式的變數。並將 makefile 路徑存在 PRODUCTS 變數。因此，透過 PRODUCTS 能取得所有的 product 路徑/名稱，並透過 PRODUCTS.. 形式的變數取得內容。

Module 設定的讀取

Module 是指 native code 的軟體元件，而 Java application 則被稱為 package。 build/core/definitions.mk 定義 module/package 相關 macro ，讀取、檢查 module/package 定義檔；分散 source tree 各處的Android.mk 檔案。 build/core/main.mk 使用 find 指令，在這些子目錄下找出所有 Android.mk ，並將路徑存在 subdir_makefiles 變數裡。最後，include 這些檔案。

這些Android.mk 會 include 定義成變數 BUILD_SHARED_LIBRARY 、BUILD_PACKAGE 等，和其目的相配的 makefile。這些 makefile 會變Android.mk 定義之內容，存成 ALL_MODULES.. 形式。例如， Android.mk 定義了 LOCAL_MODULE_SUFFIX ，變會存成 ALL_MODULES..LOCAL_MODULE_SUFFIX>Search Android.mk 的路徑，基本上會是整個 source tree 。但會依特定的 goal ，選擇性只找尋特定目錄。例如 SDK 只需特定目錄下的Android.mk 。

Board Level 設定

和目標平台主板相關之設定，例如使用了什麼裝置、driver 等，或是是否需要編譯 bootloader 、 kernel 等，都是在 BoardConfig.mk 裡設定。同樣，每張主板可以有不同設定，存在不同目錄下的 BoardConfig.mk ，以 find 尋找如下檔案:

• build/target/board/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk
• vendor/*/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk

TARGET_DEVICE 是 product 所定義，因此同一個 BoardConfig.mk 可被多個 product 所使用。一個 TARGET_DEVICE ，通常只有一個 BoardConfig.mk 。 BoardConfig.mk 會被直接 include 到 building system 的 name space 裡。因此，一些 module 的 enable/disable ，可以在 BoardConfig.mk 以對映不同的主板。

Rules

在 module 的定義檔 Android.mk 裡，可定義 module 的 tag， LOCAL_MODULE_TAGS，以分類這些 module。每一個 product 可以指定需要的 tag (PRODUCT_TAGS)，使 building system 只編譯標示這些 tag 的 module。在 build/core/main.mk 裡，所有標示特定 tag 的 module 收集為 ALL_DEFAULT_INSTALLED_MODULES ，並 include build/core/Makefile 處理。

build/core/Makefile 為這些 module 產生 rule ，並使產生 image 的 goal depend on 這些 rule ，使這些 module 被編譯。

結論

Android 的 building system 其實不是那麼複雜。在了解之後，也不是那麼難修改。但， GNU make 的一些語法，所 building system 使用一些不是那麼直覺的用法，使的 building system 較難了解。但，花點心思就能克服。