u-boot-2016.09 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：

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

对于目标，

rpi_3_32b_defconfig

，展开则有：

rpi_3_32b_defconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig rpi_3_32b_defconfig

其中

$(build)

在

kbuild.include

中定义：

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

i. 依赖scripts_basic

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

ii. 依赖outputmakefile

依赖outputmakefile：

PHONY += outputmakefile
# outputmakefile generates a Makefile in the output directory, if using a
# separate output directory. This allows convenient use of make in the
# output directory.
outputmakefile:
ifneq ($(KBUILD_SRC),)
$(Q)ln -fsn $(srctree) source
$(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/mkmakefile \
$(srctree) $(objtree) $(VERSION) $(PATCHLEVEL)
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:

PHONY += FORCE
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：

$(Q)$(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

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

:

prefix := tpl
src := $(patsubst $(prefix)/%,%,$(obj))
ifeq ($(obj),$(src))
prefix := spl
src := $(patsubst $(prefix)/%,%,$(obj))
ifeq ($(obj),$(src))
prefix := .
endif
endif

然后搜寻

$(srctree)/$(src)

子目录下的makefile，并包含进来：

# 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：

hostprogs-y := fixdep
always      := $(hostprogs-y)

# fixdep is needed to compile other host programs
$(addprefix $(obj)/,$(filter-out fixdep,$(always))): $(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) $(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

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。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：

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

其中

$(build)

在

kbuild.include

中定义：

###
# Shorthand for $(Q)$(MAKE) -f scripts/Makefile.build obj=
# Usage:
# $(Q)$(MAKE) $(build)=dir
build := -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：

# 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

文件

scripts/kconfig/Makefile

中定义了所有匹配

%config

的目标：

PHONY += xconfig gconfig menuconfig config silentoldconfig update-po-config \
localmodconfig localyesconfig

PHONY += oldnoconfig savedefconfig defconfig

PHONY += kvmconfig

PHONY += tinyconfig

对于这里传入的

rpi_3_32b_defconfig

，匹配的目标是：

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

展开为：

rpi_3_32b_defconfig: scripts/kconfig/conf
$(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）