linux内核移植之一 linux-4.1.4的zImage生成（Makefile分析）

一 编译过程

仍然以2410的编译说明，执行如下步骤

(1)主Makefile修改变量如下

ARCH  := arm

CROSS_COMPILE   := arm-linux-

(2)make s3c2410_defconfig

(3)make zImage

最终生成用于uboot启动的内核应该是uImage,uImage是zImage通过uboot的mkimage工具加上一个文件头生成的，这里只分析到zImage。

二 make s3c2410_defconfig分析

主Makefile下有如下定义:

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE

$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

可以转化为

s3c2410_defconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE

make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig s3c2410_defconfig

其中scripts_basic用于生成编译内核使用的fixdep程序,outputmakefile和FORCE这里为空。

然后执行scripts/Makefile.build里面的目标,具体的目标包含在scripts/Kconfig/Makefile中，如下语句:

%_defconfig: $(obj)/conf

$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

可以转化为

s3c2410_defconfig: scripts/kconfig/conf

scripts/kconfig/conf -s --defconfig=arch/arm/configs/s3c2410_defconfig Kconfig

三 make zImage分析

(1)zImage的

在主makefile中包含arch/arm/Makefile，并有如下定义，其中zImage为BOOT_TARGETS的一部分。

$(BOOT_TARGETS): vmlinux

$(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

可以转化为

zImage: vmlinux

make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/mach-s3c24xx arch/arm/boot/zImage

进入scripts/Makefile.build执行，scripts/Makefile.build包含了arch/arm/boot/Makefile，其中有如下定义:

$(obj)/zImage:  $(obj)/compressed/vmlinux FORCE

$(call if_changed,objcopy)

@$(kecho) '  Kernel: $@ is ready'

可以转换为:

arch/arm/boot/zImage : arch/arm/boot/compressed/vmlinux FORCE

$(call if_changed,objcopy)

相当于执行cmd_objcopy,scripts/Makefile.lib中如下定义:

cmd_objcopy = $(OBJCOPY) $(OBJCOPYFLAGS) $(OBJCOPYFLAGS_$(@F)) $< $@

相当于之心arm-linux-objcopy -O binary -R .comment -S arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImage

实质是把elf格式的压缩的vmlinux转化为二进制格式的zImage

总结:生成需要arch/arm/boot/zImage，需要分析arch/arm/boot/compressed/vmlinux

(2)arch/arm/boot/compressed/vmlinux的生成

arch/arm/boot/Makefile有标号如下:

$(obj)/compressed/vmlinux: $(obj)/Image FORCE

$(Q)$(MAKE) $(build)=$(obj)/compressed $@

可以转换为

arch/arm/boot/compressed/vmlinux : arch/arm/boot/Image

make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot/compressed arch/arm/boot/compressed/vmlinux

这次执行的Makefile.build包含了arch/arm/boot/compressed/Makefile,并在其中有如下定义:

$(obj)/vmlinux: $(obj)/vmlinux.lds $(obj)/$(HEAD) $(obj)/piggy.$(suffix_y).o

$(addprefix $(obj)/, $(OBJS)) $(lib1funcs) $(ashldi3)

$(bswapsdi2) FORCE

@$(check_for_multiple_zreladdr)

$(call if_changed,ld)

@$(check_for_bad_syms)

实质就是执行了cmd_ld,即如下链接命令:

cmd_ld = arm-linux-ld --defsym _kernel_bss_size=$(KBSS_SZ) --defsym zreladdr=$(ZRELADDR) --be8 -p --no-undefined -X -T

   arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds arch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.o arch/arm/boot/compressed/$(OBJS)) arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o arch/arm/boot/compressed/bswapsdi2.o -o arch/arm/boot/compressed/vmlinux

总结  :生成需要arch/arm/boot/compressed/vmlinux，需要分析一些目标文件，下面分析piggy.o

注:有定义:suffix_$(CONFIG_KERNEL_GZIP) = gzip，当前suffix_y = gzip

(3) piggy.gzip.o的生成

在上一部分"arch/arm/boot/compressed/vmlinux的生成"中，$(obj)/piggy.$(suffix_y).曾经作为arch/arm/boot/compressed/vmlinux的依赖出现，所以会先生成这个$(obj)/piggy.$(suffix_y)，即piggy.gzip.o，会依据scripts/Makefile.build的%.o的标号，由piggy.gzip.S生成piggy.gzip.o。实质piggy.gzip.S的内容就是piggy.gzip。

有如下定义

$(obj)/piggy.$(suffix_y): $(obj)/../Image FORCE

$(call if_changed,$(suffix_y))

可以转化为:

arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip : arch/arm/boot/Image

$(call if_changed,gzip)

相当于执行cmd_gzip,在scripts/Makefile.lib有如下定义:

cmd_gzip = (cat $(filter-out FORCE,$^) | gzip -n -f -9 > $@) ||

(rm -f $@ ; false)

可以转化为:

cmd_zip = (cat arch/arm/boot/Image) | gzip -n -f -9 > arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip || (rm -f arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip; false)

将arch/arm/boot/Image压缩成piggy.gzip的命令。

(4)arch/arm/boot/Image的生成

arch/arm/boot/Image在步骤2"arch/arm/boot/compressed/vmlinux的生成"中已经是arch/arm/boot/compressed/vmlinux的依赖条件，那时候的obj为arch/arm/boot,所以包含了arch/arm/boot/Image/Makefile,并在其中有如下定义:

$(obj)/Image: vmlinux FORCE

$(call if_changed,objcopy)

@$(kecho) '  Kernel: $@ is ready'

可以转换为:

arch/arm/boot/Image : vmlinux

$(call if_changed,objcopy)

根据前面分析一直知道是一个将vmlinux这个elf格式的文件转化为二进制格式的Image

接下来就是vmlinux的生成，没有目录，说明是主目录下的vmlinux

(5)vmlinux的生成

在步骤1中zImage的生成的依赖为vmlinux,当时的目录恰好是主Makefile,在主Makefile有定义，恰好是链接目标文件的过程，这里不再详细说明，详见linux-2.6.22.6的分析。

(6)uImage生成的总结

uImage生成步骤与linux-2.6.22.6基本一致。如下:

(a)生成基本的目标文件

(b)将基本的目标文件链接成vmlinux

(c)将vmlinux这个elf格式的文件转化为直接可以运行的arch/arm/boot/Image

(d)将arch/arm/boot/Image压缩为arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.o

(e)将一些解压信息和arch/arm/boot/compressed/vmlinux/piggy.gzip.o一起链接为arch/arm/boot/compressed/vmlinux。

(f)将arch/arm/boot/compressed/vmlinux这个elf格式文件转化为可直接运行的arch/arm/boot/zImage

(g)用mkimage将zImage转化为uImage