你知道 Linux 内核是如何构建的吗？

　　下一个可以被执行的目标如下：
　　$(sort $(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs) ;
　　$(vmlinux-dirs): prepare scripts
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=$@
　　像我们看到的，vmlinux-dir 依赖于两部分：prepare 和 scripts。第一个 prepare 定义在内核的根 makefile 中，准备工作分成三个阶段：
　　prepare: prepare0
　　prepare0: archprepare FORCE
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=.
　　archprepare: archheaders archscripts prepare1 scripts_basic
　　prepare1: prepare2 $(version_h) include/generated/utsrelease.h /
　　include/config/auto.conf
　　$(cmd_crmodverdir)
　　prepare2: prepare3 outputmakefile asm-generic
　　第一个 prepare0 展开到 archprepare ，后者又展开到 archheader 和 archscripts，这两个变量定义在 x86_64 相关的 Makefile。让我们看看这个文件。x86_64 特定的 makefile 从变量定义开始，这些变量都是和特定架构的配置文件 (defconfig，等等)有关联。在定义了编译 16-bit 代码的编译选项之后，根据变量 BITS 的值，如果是 32， 汇编代码、链接器、以及其它很多东西（全部的定义都可以在arch/x86/Makefile找到）对应的参数是 i386，而 64 对应的是 x86_84。
　　第一个目标是 makefile 生成的系统调用列表（syscall table）中的 archheaders ：
　　archheaders:
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=arch/x86/entry/syscalls all
　　第二个目标是 makefile 里的 archscripts：
　　archscripts: scripts_basic
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=arch/x86/tools relocs
　　我们可以看到 archscripts 是依赖于根 Makefile里的scripts_basic 。首先我们可以看出 scripts_basic 是按照 scripts/basic 的 makefile 执行 make 的：
　　scripts_basic:
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
　　scripts/basic/Makefile 包含了编译两个主机程序 fixdep 和 bin2 的目标：
　　hostprogs-y := fixdep
　　hostprogs-$(CONFIG_BUILD_BIN2C)     += bin2c
　　always      := $(hostprogs-y)
　　$(addprefix $(obj)/，$(filter-out fixdep，$(always))): $(obj)/fixdep
　　第一个工具是 fixdep：用来优化 gcc 生成的依赖列表，然后在重新编译源文件的时候告诉make。第二个工具是 bin2c，它依赖于内核配置选项 CONFIG_BUILD_BIN2C，并且它是一个用来将标准输入接口（LCTT 译注：即 stdin）收到的二进制流通过标准输出接口（即：stdout）转换成 C 头文件的非常小的 C 程序。你可能注意到这里有些奇怪的标志，如 hostprogs-y 等。这个标志用于所有的 kbuild 文件，更多的信息你可以从documentation 获得。在我们这里， hostprogs-y 告诉 kbuild 这里有个名为 fixed 的程序，这个程序会通过和 Makefile 相同目录的 fixdep.c 编译而来。
　　执行 make 之后，终端的第一个输出是 kbuild 的结果：
　　$ make
　　HOSTCC  scripts/basic/fixdep
　　当目标 script_basic 被执行，目标 archscripts 会 make arch/x86/tools 下的 makefile 和目标 relocs:
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=arch/x86/tools relocs
　　包含了重定位 的信息的代码 relocs_32.c 和 relocs_64.c 将会被编译，这可以在make 的输出中看到：
　　HOSTCC  arch/x86/tools/relocs_32.o
　　HOSTCC  arch/x86/tools/relocs_64.o
　　HOSTCC  arch/x86/tools/relocs_common.o
　　HOSTLD  arch/x86/tools/relocs
　　在编译完 relocs.c 之后会检查 version.h:
　　$(version_h): $(srctree)/Makefile FORCE
　　$(call filechk，version.h)
　　$(Q)rm -f $(old_version_h)
　　我们可以在输出看到它：
　　CHK     include/config/kernel.release
　　以及在内核的根 Makefiel 使用 arch/x86/include/generated/asm 的目标 asm-generic 来构建 generic 汇编头文件。在目标 asm-generic 之后，archprepare 完成了，所以目标 prepare0 会接着被执行，如我上面所写：
　　prepare0: archprepare FORCE
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=.
　　注意 build，它是定义在文件 scripts/Kbuild.include，内容是这样的：
　　build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj
　　或者在我们的例子中，它是当前源码目录路径：.：
　　$(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj=.
　　脚本 scripts/Makefile.build 通过参数 obj 给定的目录找到 Kbuild 文件，然后引入 kbuild 文件：
　　include $(kbuild-file)
　　并根据这个构建目标。我们这里 . 包含了生成 kernel/bounds.s 和 arch/x86/kernel/asm-offsets.s 的 Kbuild 文件。在此之后，目标 prepare 完成了它的工作。 vmlinux-dirs 也依赖于第二个目标 scripts ，它会编译接下来的几个程序：filealias，mk_elfconfig，modpost 等等。之后，scripts/host-programs 可以开始编译我们的目标 vmlinux-dirs 了。
　　首先，我们先来理解一下 vmlinux-dirs 都包含了那些东西。在我们的例子中它包含了下列内核目录的路径：
　　init usr arch/x86 kernel mm fs ipc security crypto block
　　drivers sound firmware arch/x86/pci arch/x86/power
　　arch/x86/video net lib arch/x86/lib
　　我们可以在内核的根 Makefile 里找到 vmlinux-dirs 的定义：
　　vmlinux-dirs    := $(patsubst %/，%，$(filter %/， $(init-y) $(init-m) /
　　$(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) /
　　$(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))
　　init-y      := init/
　　drivers-y   := drivers/ sound/ firmware/
　　net-y       := net/
　　libs-y      := lib/
　　...
　　...
　　...
　　这里我们借助函数 patsubst 和 filter去掉了每个目录路径里的符号 /，并且把结果放到 vmlinux-dirs 里。所以我们有了 vmlinux-dirs 里的目录列表，以及下面的代码：
　　$(vmlinux-dirs): prepare scripts
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=$@
　　符号 $@ 在这里代表了 vmlinux-dirs，这表明程序会递归遍历从 vmlinux-dirs 以及它内部的全部目录（依赖于配置），并且在对应的目录下执行 make 命令。我们可以在输出看到结果：
　　CC      init/main.o
　　CHK     include/generated/compile.h
　　CC      init/version.o
　　CC      init/do_mounts.o
　　...
　　CC      arch/x86/crypto/glue_helper.o
　　AS      arch/x86/crypto/aes-x86_64-asm_64.o
　　CC      arch/x86/crypto/aes_glue.o
　　...
　　AS      arch/x86/entry/entry_64.o
　　AS      arch/x86/entry/thunk_64.o
　　CC      arch/x86/entry/syscall_64.o
　　每个目录下的源代码将会被编译并且链接到 built-io.o 里：
　　$ find . -name built-in.o
　　./arch/x86/crypto/built-in.o
　　./arch/x86/crypto/sha-mb/built-in.o
　　./arch/x86/net/built-in.o
　　./init/built-in.o
　　./usr/built-in.o
　　...
　　...
　　好了，所有的 built-in.o 都构建完了，现在我们回到目标 vmlinux 上。你应该还记得，目标 vmlinux 是在内核的根makefile 里。在链接 vmlinux 之前，系统会构建 samples， Documentation 等等，但是如上文所述，我不会在本文描述这些。
　　vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE
　　...
　　...
　　+$(call if_changed，link-vmlinux)
　　你可以看到，调用脚本 scripts/link-vmlinux.sh 的主要目的是把所有的 built-in.o 链接成一个静态可执行文件，和生成 System.map。 后我们来看看下面的输出：
　　LINK    vmlinux
　　LD      vmlinux.o
　　MODPOST vmlinux.o
　　GEN     .version
　　CHK     include/generated/compile.h
　　UPD     include/generated/compile.h
　　CC      init/version.o
　　LD      init/built-in.o
　　KSYM    .tmp_kallsyms1.o
　　KSYM    .tmp_kallsyms2.o
　　LD      vmlinux
　　SORTEX  vmlinux
　　SYSMAP  System.map
　　vmlinux 和System.map 生成在内核源码树根目录下。
　　$ ls vmlinux System.map
　　System.map  vmlinux
　　这是全部了，vmlinux 构建好了，下一步是创建 bzImage.
　　制作bzImage
　　bzImage 是压缩了的 linux 内核镜像。我们可以在构建了 vmlinux 之后通过执行 make bzImage 获得bzImage。同时我们可以仅仅执行 make 而不带任何参数也可以生成 bzImage ，因为它是在 arch/x86/kernel/Makefile 里预定义的、默认生成的镜像：
　　all: bzImage
　　让我们看看这个目标，它能帮助我们理解这个镜像是怎么构建的。我已经说过了 bzImage 是被定义在 arch/x86/kernel/Makefile，定义如下：
　　bzImage: vmlinux
　　$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) $(KBUILD_IMAGE)
　　$(Q)mkdir -p $(objtree)/arch/$(UTS_MACHINE)/boot
　　$(Q)ln -fsn ../../x86/boot/bzImage $(objtree)/arch/$(UTS_MACHINE)/boot/$@
　　在这里我们可以看到第一次为 boot 目录执行 make，在我们的例子里是这样的：
　　boot := arch/x86/boot
　　现在的主要目标是编译目录 arch/x86/boot 和 arch/x86/boot/compressed 的代码，构建 setup.bin 和 vmlinux.bin，后用这两个文件生成 bzImage。第一个目标是定义在 arch/x86/boot/Makefile 的 $(obj)/setup.elf:
　　$(obj)/setup.elf: $(src)/setup.ld $(SETUP_OBJS) FORCE
　　$(call if_changed，ld)
　　我们已经在目录 arch/x86/boot 有了链接脚本 setup.ld，和扩展到 boot 目录下全部源代码的变量 SETUP_OBJS 。我们可以看看第一个输出：
　　AS      arch/x86/boot/bioscall.o
　　CC      arch/x86/boot/cmdline.o
　　AS      arch/x86/boot/copy.o
　　HOSTCC  arch/x86/boot/mkcpustr
　　CPUSTR  arch/x86/boot/cpustr.h
　　CC      arch/x86/boot/cpu.o
　　CC      arch/x86/boot/cpuflags.o
　　CC      arch/x86/boot/cpucheck.o
　　CC      arch/x86/boot/early_serial_console.o
　　CC      arch/x86/boot/edd.o
　　下一个源码文件是 arch/x86/boot/header.S，但是我们不能现在编译它，因为这个目标依赖于下面两个头文件：
　　$(obj)/header.o: $(obj)/voffset.h $(obj)/zoffset.h
　　第一个头文件 voffset.h 是使用 sed 脚本生成的，包含用 nm 工具从 vmlinux 获取的两个地址：
　　#define VO__end 0xffffffff82ab0000
　　#define VO__text 0xffffffff81000000
　　这两个地址是内核的起始和结束地址。第二个头文件 zoffset.h 在 arch/x86/boot/compressed/Makefile 可以看出是依赖于目标 vmlinux的：
　　$(obj)/zoffset.h: $(obj)/compressed/vmlinux FORCE
　　$(call if_changed，zoffset)
　　目标 $(obj)/compressed/vmlinux 依赖于 vmlinux-objs-y —— 说明需要编译目录 arch/x86/boot/compressed 下的源代码，然后生成 vmlinux.bin、vmlinux.bin.bz2，和编译工具 mkpiggy。我们可以在下面的输出看出来：
　　LDS     arch/x86/boot/compressed/vmlinux.lds
　　AS      arch/x86/boot/compressed/head_64.o
　　CC      arch/x86/boot/compressed/misc.o
　　CC      arch/x86/boot/compressed/string.o
　　CC      arch/x86/boot/compressed/cmdline.o
　　OBJCOPY arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin
　　BZIP2   arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin.bz2
　　HOSTCC  arch/x86/boot/compressed/mkpiggy
　　vmlinux.bin 是去掉了调试信息和注释的 vmlinux 二进制文件，加上了占用了 u32 （LCTT 译注：即4-Byte）的长度信息的 vmlinux.bin.all 压缩后是 vmlinux.bin.bz2。其中 vmlinux.bin.all 包含了 vmlinux.bin 和vmlinux.relocs（LCTT 译注：vmlinux 的重定位信息），其中 vmlinux.relocs 是 vmlinux 经过程序 relocs 处理之后的 vmlinux 镜像（见上文所述）。我们现在已经获取到了这些文件，汇编文件 piggy.S 将会被 mkpiggy 生成、然后编译：
　　MKPIGGY arch/x86/boot/compressed/piggy.S
　　AS      arch/x86/boot/compressed/piggy.o
　　这个汇编文件会包含经过计算得来的、压缩内核的偏移信息。处理完这个汇编文件，我们可以看到 zoffset 生成了：
　　ZOFFSET arch/x86/boot/zoffset.h
　　现在 zoffset.h 和 voffset.h 已经生成了，arch/x86/boot 里的源文件可以继续编译：
　　AS      arch/x86/boot/header.o
　　CC      arch/x86/boot/main.o
　　CC      arch/x86/boot/mca.o
　　CC      arch/x86/boot/memory.o
　　CC      arch/x86/boot/pm.o
　　AS      arch/x86/boot/pmjump.o
　　CC      arch/x86/boot/printf.o
　　CC      arch/x86/boot/regs.o
　　CC      arch/x86/boot/string.o
　　CC      arch/x86/boot/tty.o
　　CC      arch/x86/boot/video.o
　　CC      arch/x86/boot/video-mode.o
　　CC      arch/x86/boot/video-vga.o
　　CC      arch/x86/boot/video-vesa.o
　　CC      arch/x86/boot/video-bios.o
　　所有的源代码会被编译，他们终会被链接到 setup.elf ：
　　LD      arch/x86/boot/setup.elf
　　或者：
　　ld -m elf_x86_64   -T arch/x86/boot/setup.ld arch/x86/boot/a20.o arch/x86/boot/bioscall.o arch/x86/boot/cmdline.o arch/x86/boot/copy.o arch/x86/boot/cpu.o arch/x86/boot/cpuflags.o arch/x86/boot/cpucheck.o arch/x86/boot/early_serial_console.o arch/x86/boot/edd.o arch/x86/boot/header.o arch/x86/boot/main.o arch/x86/boot/mca.o arch/x86/boot/memory.o arch/x86/boot/pm.o arch/x86/boot/pmjump.o arch/x86/boot/printf.o arch/x86/boot/regs.o arch/x86/boot/string.o arch/x86/boot/tty.o arch/x86/boot/video.o arch/x86/boot/video-mode.o arch/x86/boot/version.o arch/x86/boot/video-vga.o arch/x86/boot/video-vesa.o arch/x86/boot/video-bios.o -o arch/x86/boot/setup.elf
　　后的两件事是创建包含目录 arch/x86/boot/* 下的编译过的代码的 setup.bin：
　　objcopy  -O binary arch/x86/boot/setup.elf arch/x86/boot/setup.bin
　　以及从 vmlinux 生成 vmlinux.bin :
　　objcopy  -O binary -R .note -R .comment -S arch/x86/boot/compressed/vmlinux arch/x86/boot/vmlinux.bin
　　后，我们编译主机程序 arch/x86/boot/tools/build.c，它将会用来把 setup.bin 和 vmlinux.bin 打包成 bzImage:
　　arch/x86/boot/tools/build arch/x86/boot/setup.bin arch/x86/boot/vmlinux.bin arch/x86/boot/zoffset.h arch/x86/boot/bzImage
　　实际上 bzImage 是把 setup.bin 和 vmlinux.bin 连接到一起。终我们会看到输出结果，和那些用源码编译过内核的同行的结果一样：
　　Setup is 16268 bytes (padded to 16384 bytes).
　　System is 4704 kB
　　CRC 94a88f9a
　　Kernel: arch/x86/boot/bzImage is ready  (#5)
　　全部结束。
　　结论
　　这是本文的结尾部分。本文我们了解了编译内核的全部步骤：从执行 make 命令开始，到后生成 bzImage。我知道，linux 内核的 makefile 和构建 linux 的过程第一眼看起来可能比较迷惑，但是这并不是很难。希望本文可以帮助你理解构建 linux 内核的整个流程。