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Linux內核配置系統淺析

隨著(zhù) Linux 操作系統的廣泛應用,特別是 Linux 在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展,越來(lái)越多的人開(kāi)始投身到 Linux 內核級的開(kāi)發(fā)中。面對日益龐大的 Linux 內核源代碼,開(kāi)發(fā)者在完成自己的內核代碼后,都將面臨著(zhù)同樣的問(wèn)題,即如何將源代碼融入到 Linux 內核中,增加相應的 Linux 配置選項,并最終被編譯進(jìn) Linux 內核。這就需要了解 Linux 的內核配置系統。

眾所周知,Linux 內核是由分布在全球的 Linux 愛(ài)好者共同開(kāi)發(fā)的,Linux 內核每天都面臨著(zhù)許多新的變化。但是,Linux 內核的組織并沒(méi)有出現混亂的現象,反而顯得非常的簡(jiǎn)潔,而且具有很好的擴展性,開(kāi)發(fā)人員可以很方便的向 Linux 內核中增加新的內容。原因之一就是 Linux 采用了模塊化的內核配置系統,從而保證了內核的擴展性。

本文首先分析了 Linux 內核中的配置系統結構,然后,解釋了 Makefile 和配置文件的格式以及配置語(yǔ)句的含義,最后,通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子--TEST Driver,具體說(shuō)明如何將自行開(kāi)發(fā)的代碼加入到 Linux 內核中。在下面的文章中,不可能解釋所有的功能和命令,只對那些常用的進(jìn)行解釋?zhuān)劣谀切](méi)有討論到的,請讀者參考后面的參考文獻。

1. 配置系統的基本結構

Linux內核的配置系統由三個(gè)部分組成,分別是:

  1. Makefile:分布在 Linux 內核源代碼中的 Makefile,定義 Linux 內核的編譯規則;
  2. 配置文件(config.in):給用戶(hù)提供配置選擇的功能;
  3. 配置工具:包括配置命令解釋器(對配置腳本中使用的配置命令進(jìn)行解釋?zhuān)┖团渲糜脩?hù)界面(提供基于字符界面、基于 Ncurses 圖形界面以及基于 Xwindows 圖形界面的用戶(hù)配置界面,各自對應于 Make config、Make menuconfig 和 make xconfig)。

這些配置工具都是使用腳本語(yǔ)言,如 Tcl/TK、Perl 編寫(xiě)的(也包含一些用 C 編寫(xiě)的代碼)。本文并不是對配置系統本身進(jìn)行分析,而是介紹如何使用配置系統。所以,除非是配置系統的維護者,一般的內核開(kāi)發(fā)者無(wú)須了解它們的原理,只需要知道如何編寫(xiě) Makefile 和配置文件就可以。所以,在本文中,我們只對 Makefile 和配置文件進(jìn)行討論。另外,凡是涉及到與具體 CPU 體系結構相關(guān)的內容,我們都以 ARM 為例,這樣不僅可以將討論的問(wèn)題明確化,而且對內容本身不產(chǎn)生影響。


2. Makefile

2.1 Makefile 概述

Makefile 的作用是根據配置的情況,構造出需要編譯的源文件列表,然后分別編譯,并把目標代碼鏈接到一起,最終形成 Linux 內核二進(jìn)制文件。

由于 Linux 內核源代碼是按照樹(shù)形結構組織的,所以 Makefile 也被分布在目錄樹(shù)中。Linux 內核中的 Makefile 以及與 Makefile 直接相關(guān)的文件有:

  1. Makefile:頂層 Makefile,是整個(gè)內核配置、編譯的總體控制文件。
  2. .config:內核配置文件,包含由用戶(hù)選擇的配置選項,用來(lái)存放內核配置后的結果(如 make config)。
  3. arch/*/Makefile:位于各種 CPU 體系目錄下的 Makefile,如 arch/arm/Makefile,是針對特定平臺的 Makefile。
  4. 各個(gè)子目錄下的 Makefile:比如 drivers/Makefile,負責所在子目錄下源代碼的管理。
  5. Rules.make:規則文件,被所有的 Makefile 使用。

用戶(hù)通過(guò) make config 配置后,產(chǎn)生了 .config。頂層 Makefile 讀入 .config 中的配置選擇。頂層 Makefile 有兩個(gè)主要的任務(wù):產(chǎn)生 vmlinux 文件和內核模塊(module)。為了達到此目的,頂層 Makefile 遞歸的進(jìn)入到內核的各個(gè)子目錄中,分別調用位于這些子目錄中的 Makefile。至于到底進(jìn)入哪些子目錄,取決于內核的配置。在頂層 Makefile 中,有一句:include arch/$(ARCH)/Makefile,包含了特定 CPU 體系結構下的 Makefile,這個(gè) Makefile 中包含了平臺相關(guān)的信息。

位于各個(gè)子目錄下的 Makefile 同樣也根據 .config 給出的配置信息,構造出當前配置下需要的源文件列表,并在文件的最后有 include $(TOPDIR)/Rules.make。

Rules.make 文件起著(zhù)非常重要的作用,它定義了所有 Makefile 共用的編譯規則。比如,如果需要將本目錄下所有的 c 程序編譯成匯編代碼,需要在 Makefile 中有以下的編譯規則:

%.s: %.c$(CC) $(CFLAGS) -S $< -o $@

有很多子目錄下都有同樣的要求,就需要在各自的 Makefile 中包含此編譯規則,這會(huì )比較麻煩。而 Linux 內核中則把此類(lèi)的編譯規則統一放置到 Rules.make 中,并在各自的 Makefile 中包含進(jìn)了 Rules.make(include Rules.make),這樣就避免了在多個(gè) Makefile 中重復同樣的規則。對于上面的例子,在 Rules.make 中對應的規則為:

%.s: %.c$(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$(*F)) $(CFLAGS_$@) -S $< -o $@

2.2 Makefile 中的變量

頂層 Makefile 定義并向環(huán)境中輸出了許多變量,為各個(gè)子目錄下的 Makefile 傳遞一些信息。有些變量,比如 SUBDIRS,不僅在頂層 Makefile 中定義并且賦初值,而且在 arch/*/Makefile 還作了擴充。

常用的變量有以下幾類(lèi):

1) 版本信息
版本信息有:VERSION,PATCHLEVEL, SUBLEVEL, EXTRAVERSION,KERNELRELEASE。版本信息定義了當前內核的版本,比如 VERSION=2,PATCHLEVEL=4,SUBLEVEL=18,EXATAVERSION=-rmk7,它們共同構成內核的發(fā)行版本KERNELRELEASE:2.4.18-rmk7

2) CPU 體系結構:ARCH
在頂層 Makefile 的開(kāi)頭,用 ARCH 定義目標 CPU 的體系結構,比如 ARCH:=arm 等。許多子目錄的 Makefile 中,要根據 ARCH 的定義選擇編譯源文件的列表。

3) 路徑信息:TOPDIR, SUBDIRS
TOPDIR 定義了 Linux 內核源代碼所在的根目錄。例如,各個(gè)子目錄下的 Makefile 通過(guò) $(TOPDIR)/Rules.make 就可以找到 Rules.make 的位置。
SUBDIRS 定義了一個(gè)目錄列表,在編譯內核或模塊時(shí),頂層 Makefile 就是根據 SUBDIRS 來(lái)決定進(jìn)入哪些子目錄。SUBDIRS 的值取決于內核的配置,在頂層 Makefile 中 SUBDIRS 賦值為 kernel drivers mm fs net ipc lib;根據內核的配置情況,在 arch/*/Makefile 中擴充了 SUBDIRS 的值,參見(jiàn)4)中的例子。

4) 內核組成信息:HEAD, CORE_FILES, NETWORKS, DRIVERS, LIBS
Linux 內核文件 vmlinux 是由以下規則產(chǎn)生的:

		vmlinux: $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs            $(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o             --start-group             $(CORE_FILES)             $(DRIVERS)             $(NETWORKS)             $(LIBS)             --end-group             -o vmlinux            

可以看出,vmlinux 是由 HEAD、main.o、version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS 和 LIBS 組成的。這些變量(如 HEAD)都是用來(lái)定義連接生成 vmlinux 的目標文件和庫文件列表。其中,HEAD在arch/*/Makefile 中定義,用來(lái)確定被最先鏈接進(jìn) vmlinux 的文件列表。比如,對于 ARM 系列的 CPU,HEAD 定義為:

                   HEAD            := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o             arch/arm/kernel/init_task.o            

表明 head-$(PROCESSOR).o 和 init_task.o 需要最先被鏈接到 vmlinux 中。PROCESSOR 為 armv 或 armo,取決于目標 CPU。 CORE_FILES,NETWORK,DRIVERS 和 LIBS 在頂層 Makefile 中定義,并且由 arch/*/Makefile 根據需要進(jìn)行擴充。 CORE_FILES 對應著(zhù)內核的核心文件,有 kernel/kernel.o,mm/mm.o,fs/fs.o,ipc/ipc.o,可以看出,這些是組成內核最為重要的文件。同時(shí),arch/arm/Makefile 對 CORE_FILES 進(jìn)行了擴充:

# arch/arm/Makefile            # If we have a machine-specific directory, then include it in the build.            MACHDIR         := arch/arm/mach-$(MACHINE)            ifeq ($(MACHDIR),$(wildcard $(MACHDIR)))            SUBDIRS         += $(MACHDIR)            CORE_FILES      := $(MACHDIR)/$(MACHINE).o $(CORE_FILES)            endif            HEAD            := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o             arch/arm/kernel/init_task.o            SUBDIRS         += arch/arm/kernel arch/arm/mm arch/arm/lib arch/arm/nwfpe            CORE_FILES      := arch/arm/kernel/kernel.o arch/arm/mm/mm.o $(CORE_FILES)            LIBS            := arch/arm/lib/lib.a $(LIBS)            

5) 編譯信息:CPP, CC, AS, LD, AR,CFLAGS,LINKFLAGS
在 Rules.make 中定義的是編譯的通用規則,具體到特定的場(chǎng)合,需要明確給出編譯環(huán)境,編譯環(huán)境就是在以上的變量中定義的。針對交叉編譯的要求,定義了 CROSS_COMPILE。比如:

CROSS_COMPILE   = arm-linux-            CC              = $(CROSS_COMPILE)gcc            LD              = $(CROSS_COMPILE)ld            ......            

CROSS_COMPILE 定義了交叉編譯器前綴 arm-linux-,表明所有的交叉編譯工具都是以 arm-linux- 開(kāi)頭的,所以在各個(gè)交叉編譯器工具之前,都加入了 $(CROSS_COMPILE),以組成一個(gè)完整的交叉編譯工具文件名,比如 arm-linux-gcc。
CFLAGS 定義了傳遞給 C 編譯器的參數。
LINKFLAGS 是鏈接生成 vmlinux 時(shí),由鏈接器使用的參數。LINKFLAGS 在 arm/*/Makefile 中定義,比如:

# arch/arm/Makefile            LINKFLAGS       :=-p -X -T arch/arm/vmlinux.lds            

6) 配置變量CONFIG_*
.config 文件中有許多的配置變量等式,用來(lái)說(shuō)明用戶(hù)配置的結果。例如 CONFIG_MODULES=y 表明用戶(hù)選擇了 Linux 內核的模塊功能。
.config 被頂層 Makefile 包含后,就形成許多的配置變量,每個(gè)配置變量具有確定的值:y 表示本編譯選項對應的內核代碼被靜態(tài)編譯進(jìn) Linux 內核;m 表示本編譯選項對應的內核代碼被編譯成模塊;n 表示不選擇此編譯選項;如果根本就沒(méi)有選擇,那么配置變量的值為空。

2.3 Rules.make 變量

前面講過(guò),Rules.make 是編譯規則文件,所有的 Makefile 中都會(huì )包括 Rules.make。Rules.make 文件定義了許多變量,最為重要是那些編譯、鏈接列表變量。

O_OBJS,L_OBJS,OX_OBJS,LX_OBJS:本目錄下需要編譯進(jìn) Linux 內核 vmlinux 的目標文件列表,其中 OX_OBJS 和 LX_OBJS 中的 "X" 表明目標文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

M_OBJS,MX_OBJS:本目錄下需要被編譯成可裝載模塊的目標文件列表。同樣,MX_OBJS 中的 "X" 表明目標文件使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號。

O_TARGET,L_TARGET:每個(gè)子目錄下都有一個(gè) O_TARGET 或 L_TARGET,Rules.make 首先從源代碼編譯生成 O_OBJS 和 OX_OBJS 中所有的目標文件,然后使用 $(LD) -r 把它們鏈接成一個(gè) O_TARGET 或 L_TARGET。O_TARGET 以 .o 結尾,而 L_TARGET 以 .a 結尾。

2.4 子目錄 Makefile

子目錄 Makefile 用來(lái)控制本級目錄以下源代碼的編譯規則。我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)講解子目錄 Makefile 的組成:

#            # Makefile for the linux kernel.            #            # All of the (potential) objects that export symbols.            # This list comes from 'grep -l EXPORT_SYMBOL *.[hc]'.            export-objs	:= tc.o            # Object file lists.            obj-y		:=            obj-m		:=            obj-n		:=            obj-		:=            obj-$(CONFIG_TC) += tc.o            obj-$(CONFIG_ZS) += zs.o            obj-$(CONFIG_VT) += lk201.o lk201-map.o lk201-remap.o            # Files that are both resident and modular: remove from modular.            obj-m		:= $(filter-out $(obj-y), $(obj-m))            # Translate to Rules.make lists.            L_TARGET	:= tc.a            L_OBJS		:= $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-y)))            LX_OBJS		:= $(sort $(filter     $(export-objs), $(obj-y)))            M_OBJS		:= $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-m)))            MX_OBJS		:= $(sort $(filter     $(export-objs), $(obj-m)))            include $(TOPDIR)/Rules.make            

a) 注釋
對 Makefile 的說(shuō)明和解釋?zhuān)?開(kāi)始。

b) 編譯目標定義
類(lèi)似于 obj-$(CONFIG_TC) += tc.o 的語(yǔ)句是用來(lái)定義編譯的目標,是子目錄 Makefile 中最重要的部分。編譯目標定義那些在本子目錄下,需要編譯到 Linux 內核中的目標文件列表。為了只在用戶(hù)選擇了此功能后才編譯,所有的目標定義都融合了對配置變量的判斷。
前面說(shuō)過(guò),每個(gè)配置變量取值范圍是:y,n,m 和空,obj-$(CONFIG_TC) 分別對應著(zhù) obj-y,obj-n,obj-m,obj-。如果 CONFIG_TC 配置為 y,那么 tc.o 就進(jìn)入了 obj-y 列表。obj-y 為包含到 Linux 內核 vmlinux 中的目標文件列表;obj-m 為編譯成模塊的目標文件列表;obj-n 和 obj- 中的文件列表被忽略。配置系統就根據這些列表的屬性進(jìn)行編譯和鏈接。
export-objs 中的目標文件都使用了 EXPORT_SYMBOL() 定義了公共的符號,以便可裝載模塊使用。在 tc.c 文件的最后部分,有 "EXPORT_SYMBOL(search_tc_card);",表明 tc.o 有符號輸出。
這里需要指出的是,對于編譯目標的定義,存在著(zhù)兩種格式,分別是老式定義和新式定義。老式定義就是前面 Rules.make 使用的那些變量,新式定義就是 obj-y,obj-m,obj-n 和 obj-。Linux 內核推薦使用新式定義,不過(guò)由于 Rules.make 不理解新式定義,需要在 Makefile 中的適配段將其轉換成老式定義。

c) 適配段
適配段的作用是將新式定義轉換成老式定義。在上面的例子中,適配段就是將 obj-y 和 obj-m 轉換成 Rules.make 能夠理解的 L_TARGET,L_OBJS,LX_OBJS,M_OBJS,MX_OBJS。
L_OBJS := $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-y))) 定義了 L_OBJS 的生成方式:在 obj-y 的列表中過(guò)濾掉 export-objs(tc.o),然后排序并去除重復的文件名。這里使用到了 GNU Make 的一些特殊功能,具體的含義可參考 Make 的文檔(info make)。

d) include $(TOPDIR)/Rules.make


3. 配置文件

3.1 配置功能概述

除了 Makefile 的編寫(xiě),另外一個(gè)重要的工作就是把新功能加入到 Linux 的配置選項中,提供此項功能的說(shuō)明,讓用戶(hù)有機會(huì )選擇此項功能。所有的這些都需要在 config.in 文件中用配置語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)配置腳本,
在 Linux 內核中,配置命令有多種方式:

配置命令 解釋腳本
Make config, make oldconfig scripts/Configure
Make menuconfig scripts/Menuconfig
Make xconfig scripts/tkparse

以字符界面配置(make config)為例,頂層 Makefile 調用 scripts/Configure, 按照 arch/arm/config.in 來(lái)進(jìn)行配置。命令執行完后產(chǎn)生文件 .config,其中保存著(zhù)配置信息。下一次再做 make config 將產(chǎn)生新的 .config 文件,原 .config 被改名為 .config.old

3.2 配置語(yǔ)言

1) 頂層菜單
mainmenu_name /prompt/ /prompt/ 是用'或"包圍的字符串,'與"的區別是'…'中可使用$引用變量的值。mainmenu_name 設置最高層菜單的名字,它只在 make xconfig 時(shí)才會(huì )顯示。

2) 詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句

        	    bool            /prompt/ /symbol/            hex             /prompt/ /symbol/ /word/            int             /prompt/ /symbol/ /word/            string          /prompt/ /symbol/ /word/            tristate        /prompt/ /symbol/            

詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句首先顯示一串提示符 /prompt/,等待用戶(hù)輸入,并把輸入的結果賦給 /symbol/ 所代表的配置變量。不同的詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句的區別在于它們接受的輸入數據類(lèi)型不同,比如 bool 接受布爾類(lèi)型( y 或 n ),hex 接受 16 進(jìn)制數據。有些詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句還有第三個(gè)參數 /word/,用來(lái)給出缺省值。

3) 定義語(yǔ)句

                define_bool     /symbol/ /word/            define_hex      /symbol/ /word/            define_int      /symbol/ /word/            define_string   /symbol/ /word/            define_tristate /symbol/ /word/            

不同于詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句等待用戶(hù)輸入,定義語(yǔ)句顯式的給配置變量 /symbol/ 賦值 /word/。

4) 依賴(lài)語(yǔ)句

            dep_bool        /prompt/ /symbol/ /dep/ ...            dep_mbool       /prompt/ /symbol/ /dep/ ...            dep_hex         /prompt/ /symbol/ /word/ /dep/ ...            dep_int         /prompt/ /symbol/ /word/ /dep/ ...            dep_string      /prompt/ /symbol/ /word/ /dep/ ...            dep_tristate    /prompt/ /symbol/ /dep/ ...            

與詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句類(lèi)似,依賴(lài)語(yǔ)句也是定義新的配置變量。不同的是,配置變量/symbol/的取值范圍將依賴(lài)于配置變量列表/dep/ …。這就意味著(zhù):被定義的配置變量所對應功能的取舍取決于依賴(lài)列表所對應功能的選擇。以dep_bool為例,如果/dep/ …列表的所有配置變量都取值y,則顯示/prompt/,用戶(hù)可輸入任意的值給配置變量/symbol/,但是只要有一個(gè)配置變量的取值為n,則/symbol/被強制成n。
不同依賴(lài)語(yǔ)句的區別在于它們由依賴(lài)條件所產(chǎn)生的取值范圍不同。

5) 選擇語(yǔ)句

choice          /prompt/ /word/ /word/            

choice 語(yǔ)句首先給出一串選擇列表,供用戶(hù)選擇其中一種。比如 Linux for ARM 支持多種基于 ARM core 的 CPU,Linux 使用 choice 語(yǔ)句提供一個(gè) CPU 列表,供用戶(hù)選擇:


                  choice 'ARM system type'             "Anakin                 CONFIG_ARCH_ANAKIN             Archimedes/A5000       CONFIG_ARCH_ARCA5K             Cirrus-CL-PS7500FE     CONFIG_ARCH_CLPS7500             ……            SA1100-based           CONFIG_ARCH_SA1100             Shark                  CONFIG_ARCH_SHARK" RiscPC            

Choice 首先顯示 /prompt/,然后將 /word/ 分解成前后兩個(gè)部分,前部分為對應選擇的提示符,后部分是對應選擇的配置變量。用戶(hù)選擇的配置變量為 y,其余的都為 n。

6) if語(yǔ)句

                if [ /expr/ ] ; then            /statement/            ...            fi            if [ /expr/ ] ; then            /statement/            ...            else            /statement/            ...            fi            

if 語(yǔ)句對配置變量(或配置變量的組合)進(jìn)行判斷,并作出不同的處理。判斷條件 /expr/ 可以是單個(gè)配置變量或字符串,也可以是帶操作符的表達式。操作符有:=,!=,-o,-a 等。

7) 菜單塊(menu block)語(yǔ)句

mainmenu_option next_comment            comment '…..'            …            endmenu            

引入新的菜單。在向內核增加新的功能后,需要相應的增加新的菜單,并在新菜單下給出此項功能的配置選項。Comment 后帶的注釋就是新菜單的名稱(chēng)。所有歸屬于此菜單的配置選項語(yǔ)句都寫(xiě)在 comment 和 endmenu 之間。

8) Source 語(yǔ)句
source /word/
/word/ 是文件名,source 的作用是調入新的文件。

3.3 缺省配置

Linux 內核支持非常多的硬件平臺,對于具體的硬件平臺而言,有些配置就是必需的,有些配置就不是必需的。另外,新增加功能的正常運行往往也需要一定的先決條件,針對新功能,必須作相應的配置。因此,特定硬件平臺能夠正常運行對應著(zhù)一個(gè)最小的基本配置,這就是缺省配置。

Linux 內核中針對每個(gè) ARCH 都會(huì )有一個(gè)缺省配置。在向內核代碼增加了新的功能后,如果新功能對于這個(gè) ARCH 是必需的,就要修改此 ARCH 的缺省配置。修改方法如下(在 Linux 內核根目錄下):

  1. 備份 .config 文件
  2. cp arch/arm/deconfig .config
  3. 修改 .config
  4. cp .config arch/arm/deconfig
  5. 恢復 .config

如果新增的功能適用于許多的 ARCH,只要針對具體的 ARCH,重復上面的步驟就可以了。

3.4 help file

大家都有這樣的經(jīng)驗,在配置 Linux 內核時(shí),遇到不懂含義的配置選項,可以查看它的幫助,從中可得到選擇的建議。下面我們就看看如何給給一個(gè)配置選項增加幫助信息。

所有配置選項的幫助信息都在 Documentation/Configure.help 中,它的格式為:

<description>            <variable name>            <help file>            

<description> 給出本配置選項的名稱(chēng),<variable name> 對應配置變量,<help file> 對應配置幫助信息。在幫助信息中,首先簡(jiǎn)單描述此功能,其次說(shuō)明選擇了此功能后會(huì )有什么效果,不選擇又有什么效果,最后,不要忘了寫(xiě)上"如果不清楚,選擇 N(或者)Y",給不知所措的用戶(hù)以提示。


4. 實(shí)例

對于一個(gè)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō),將自己開(kāi)發(fā)的內核代碼加入到 Linux 內核中,需要有三個(gè)步驟。首先確定把自己開(kāi)發(fā)代碼放入到內核的位置;其次,把自己開(kāi)發(fā)的功能增加到 Linux 內核的配置選項中,使用戶(hù)能夠選擇此功能;最后,構建子目錄 Makefile,根據用戶(hù)的選擇,將相應的代碼編譯到最終生成的 Linux 內核中去。下面,我們就通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子--test driver,結合前面學(xué)到的知識,來(lái)說(shuō)明如何向 Linux 內核中增加新的功能。

4.1 目錄結構

test driver 放置在 drivers/test/ 目錄下:

$cd drivers/test            $tree            .            |-- Config.in            |-- Makefile            |-- cpu            |   |-- Makefile            |   `-- cpu.c            |-- test.c            |-- test_client.c            |-- test_ioctl.c            |-- test_proc.c            |-- test_queue.c            `-- test            |-- Makefile            `-- test.c            

4.2 配置文件

1) drivers/test/Config.in

#            # TEST driver configuration            #            mainmenu_option next_comment            comment 'TEST Driver'            bool 'TEST support' CONFIG_TEST            if [ "$CONFIG_TEST" = "y" ]; then            tristate 'TEST user-space interface' CONFIG_TEST_USER            bool 'TEST CPU ' CONFIG_TEST_CPU            fi            endmenu            

由于 test driver 對于內核來(lái)說(shuō)是新的功能,所以首先創(chuàng )建一個(gè)菜單 TEST Driver。然后,顯示 "TEST support",等待用戶(hù)選擇;接下來(lái)判斷用戶(hù)是否選擇了 TEST Driver,如果是(CONFIG_TEST=y),則進(jìn)一步顯示子功能:用戶(hù)接口與 CPU 功能支持;由于用戶(hù)接口功能可以被編譯成內核模塊,所以這里的詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句使用了 tristate(因為 tristate 的取值范圍包括 y、n 和 m,m 就是對應著(zhù)模塊)。

2) arch/arm/config.in
在文件的最后加入:source drivers/test/Config.in,將 TEST Driver 子功能的配置納入到 Linux 內核的配置中。

4.3 Makefile

1)drivers/test/Makefile

            #       drivers/test/Makefile            #            #       Makefile for the TEST.            #            SUB_DIRS     :=            MOD_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS)            ALL_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS) cpu            L_TARGET := test.a            export-objs := test.o test_client.o            obj-$(CONFIG_TEST)              += test.o test_queue.o test_client.o            obj-$(CONFIG_TEST_USER)         += test_ioctl.o            obj-$(CONFIG_PROC_FS)           += test_proc.o            subdir-$(CONFIG_TEST_CPU)       += cpu            include $(TOPDIR)/Rules.make            clean:            for dir in $(ALL_SUB_DIRS); do make -C $$dir clean; done            rm -f *.[oa] .*.flags            

drivers/test 目錄下最終生成的目標文件是 test.a。在 test.c 和 test-client.c 中使用了 EXPORT_SYMBOL 輸出符號,所以 test.o 和 test-client.o 位于 export-objs 列表中。然后,根據用戶(hù)的選擇(具體來(lái)說(shuō),就是配置變量的取值),構建各自對應的 obj-* 列表。由于 TEST Driver 中包一個(gè)子目錄 cpu,當 CONFIG_TEST_CPU=y(即用戶(hù)選擇了此功能)時(shí),需要將 cpu 目錄加入到 subdir-y 列表中。

2)drivers/test/cpu/Makefile

            #       drivers/test/test/Makefile            #            #       Makefile for the TEST CPU            #            SUB_DIRS     :=            MOD_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS)            ALL_SUB_DIRS := $(SUB_DIRS)            L_TARGET := test_cpu.a            obj-$(CONFIG_test_CPU)       += cpu.o            include $(TOPDIR)/Rules.make            clean:            rm -f *.[oa] .*.flags            

3)drivers/Makefile

……            subdir-$(CONFIG_TEST)		+= test            ……            include $(TOPDIR)/Rules.make            

在 drivers/Makefile 中加入 subdir-$(CONFIG_TEST)+= test,使得在用戶(hù)選擇 TEST Driver 功能后,內核編譯時(shí)能夠進(jìn)入 test 目錄。

4)Makefile

……            DRIVERS-$(CONFIG_PLD) += drivers/pld/pld.o            DRIVERS-$(CONFIG_TEST) += drivers/test/test.a            DRIVERS-$(CONFIG_TEST_CPU) += drivers/test/cpu/test_cpu.a            DRIVERS := $(DRIVERS-y)            ……            

在頂層 Makefile 中加入 DRIVERS-$(CONFIG_TEST) += drivers/test/test.a 和 DRIVERS-$(CONFIG_TEST_CPU) += drivers/test/cpu/test_cpu.a。如何用戶(hù)選擇了 TEST Driver,那么 CONFIG_TEST 和 CONFIG_TEST_CPU 都是 y,test.a 和 test_cpu.a 就都位于 DRIVERS-y 列表中,然后又被放置在 DRIVERS 列表中。在前面曾經(jīng)提到過(guò),Linux 內核文件 vmlinux 的組成中包括 DRIVERS,所以 test.a 和 test_cpu.a 最終可被鏈接到 vmlinux 中。


參考資料

  • Document/kbuild/makefiles.txt,Linux Kernel Source code

  • Document/kbuild/config-language.txt,Linux Kernel Source code

  • Contributing to the Linux Kernel--The Linux Configuration System,Linux Journal, http://www.linuxjournal.com/categories.php?op=newindex&catid=178

  • Unreliable Guide To Hacking The Linux Kernel,Paul Rusty Russell,rusty@rustcorp.com.au
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