内核 Makefile O 选项分析

beyes

Makefile 文件对应内核版本：2.6.35.13

在编译内核时，可以将输出的各种 *.o 文件以及目标文件(如 vmlinux)输出到别的目录中，方法是通过在 make 时使用 O 选项指定输出的目标路径，比如：

[beyes@beyes linux-2.6.35.13]$ make -j8 O=/home/beyes/kerstore/ vmlinux

这样，编译的输出都会放在 /home/beyes/kerstore/ 这个目录下。这里需要注意两点：

1. O 所指定的目录下面要先放置 .config 文件，否则会有如下类似的错误提示：

***
*** You have not yet configured your kernel!
*** (missing kernel config file ".config")
***
*** Please run some configurator (e.g. "make oldconfig" or
*** "make menuconfig" or "make xconfig").
***
make[3]: *** [silentoldconfig] 错误 1
make[2]: *** [silentoldconfig] 错误 2
make[1]: *** 没有规则可以创建“include/config/kernel.release”需要的目标“include/config/auto.conf”。 停止。
make: *** [sub-make] 错误 2

2. 执行 make 命令必须在内核源代码的根目录下执行。这里在顶层 Makefile 中的注释有说明：

# kbuild supports saving output files in a separate directory.
# To locate output files in a separate directory two syntaxes are supported.
# In both cases the working directory must be the root of the kernel src.
# 1) O=
# Use "make O=dir/to/store/output/files/"

# 2) Set KBUILD_OUTPUT
# Set the environment variable KBUILD_OUTPUT to point to the directory
# where the output files shall be placed.
# export KBUILD_OUTPUT=dir/to/store/output/files/
# make
#
# The O= assignment takes precedence over the KBUILD_OUTPUT environment
# variable.

由注释可以看到，在命令行中直接在 O 选项后指定路径和设置一个环境变量 KBUILD_OUTPUT 的效果是一样的。

下面分析执行带有 O 选项 make 命令时的前半部内容，所谓的前半部是指不涉及具体构建目标文件的过程：

来到第 97 行：

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ifeq ($(KBUILD_SRC),)

由于这里 KBUILD_SRC 变量还未定义，所以必然为空，所以程序继续往下走。

来到 101-103 行：

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ifeq ("$(origin O)", "command line")
  KBUILD_OUTPUT := $(O)
endif

这里判断 O 选项是否来自命令行，是的话，就将目录信息 $(O) 赋值到变量 KBUILD_OUTPUT 中。

来到 106-107 行：

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PHONY := _all
_all:

如果只是简单的执行 make 命令时，_all 就是默认的目标了。

来到 110 行：

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$(CURDIR)/Makefile Makefile: ;

这只是为了避免顶层 Makefile 规则冲突。

来到 112-118 行：

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ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
# Invoke a second make in the output directory, passing relevant variables
# check that the output directory actually exists
saved-output := $(KBUILD_OUTPUT)
KBUILD_OUTPUT := $(shell cd $(KBUILD_OUTPUT) && /bin/pwd)
$(if $(KBUILD_OUTPUT),, \
     $(error output directory "$(saved-output)" does not exist))

因为之前已经用 O 选项所带的目录信息赋值到 KBUILD_OUTPUT 变量中，所以第 1 条判断语句不为空，接着又将这个路径信息保存到 saved-output  变量中。然后通过 shell 函数执行 shell 命令，主要是测试所给的目录是否存在，不存在的话通过 error 函数报出错误信息，然后停止 make 的继续执行。如果指定的目录是存在的，那么程序继续往下走。

来到 12 行：

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PHONY += $(MAKECMDGOALS) sub-make

MAKECMDGOALS 变量是 make 的一个内置变量，它表示的是所要构建目标的一个终极列表。这里是表示，将 MAKECMDGOALS 所表示的所有目标以及 sub-make 都定义为伪目标。

来到 122-123 行：

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$(filter-out _all sub-make $(CURDIR)/Makefile, $(MAKECMDGOALS)) _all: sub-make
    $(Q)@:

这里使用 filter-out 函数将 $(MAKECMDGOALS) 表示的所有目标中去掉 _all sub-make $(CURDIR)/Makefile 这 3 个目标，此后剩下的目标和 _all 这两个目标都将依赖于 sub-make ，而 $(Q)@: 表示什么都不做，它的作用仅仅是提示要先去实现 sub-make 这个依赖，而实现了 sub-make 这个依赖后也就相当于实现了 $(MAKECMDGOALS) 和 _all 这两个目标了。

来到 125-129 行：

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sub-make: FORCE
    $(if $(KBUILD_VERBOSE:1=),@)$(MAKE) -C $(KBUILD_OUTPUT) \
    KBUILD_SRC=$(CURDIR) \
    KBUILD_EXTMOD="$(KBUILD_EXTMOD)" -f $(CURDIR)/Makefile \
    $(filter-out _all sub-make,$(MAKECMDGOALS))

在这里，实际上是对 sub-make 目标的实现。
关于 $(KBUILD_VERBOSE:1=) 这段的语法分析见 ：http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-3842.html

这里我们并不指定 $(KBUILD_EXTMOD) ，也就是我们不是在编译外部模块，而假定是在编译 vmlinx ，所以 KBUILD_EXTMOD 变量为空。
底下 $(filter-out _all sub-make,$(MAKECMDGOALS)) 这一行再次用 filter-out 函数将 _all 和 sub-make 这两个目标去掉，剩下的只有 $(MAKECMDGOALS) 这个目标列表里的目标了。如果我们只是 make vmlinux 那么 $(MAKECMDGOALS) 就表示 vmlinux 。$(CURDIR) 是内置变量，表示当前目录。

所以，上面的几条指令可以写成：

make -C [输出的外部目录] KBUILD_SRC=`pwd` KBUILD_EXTMOD=“” -f  `pwd`/Makefile [要生成的目标]

从上面看到，在此我们重新调用了顶层 Makefile ，这是递归调用。当我们再次调用顶层 Makefile 时，由于我们在上面的命令中的 KBUILD_SRC 变量已经被赋值，所以当再次来到第 97 行中的 ifeq ($(KBUILD_SRC),) 判断时，是不会再进去到它的代码块中(从 97-134 行) 。这样，程序就会直接跳到 137 行的 ifeq ($(skip-makefile),) ，因为此时 skip-makefile 还未定义，故为空，所以程序得以继续往下执行。后面的执行就是上面所说的 “下半部”，这部分涉及到了具体目标文件的构建过程。当 “下半部” 执行完毕后会返回到 131-134 行，即：

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# Leave processing to above invocation of make
skip-makefile := 1
endif # ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
endif # ifeq ($(KBUILD_SRC),)

这时，skip-makefile 变量被赋值为 1 。此时，程序会再次来到 137 行：

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# We process the rest of the Makefile if this is the final invocation of make
ifeq ($(skip-makefile),)

上面的注释意思是：如果这时最终的一次调用 make，那么我们处理 Makefile 余下的部分。所谓的 “最终一次调用” 就是说 “递归到最底层” 的那一次。如上面用 O 指定输出路径，会进行一次递归，也就是在进入第 2 次调用 Makefile 时，我们会往下执行；当不指定 O 时，如只是 make vmlinux 时，make 会直接往下走。所以，当上面的递归返回到第 1 层 Makefile 时，这里由于 skip-makefile 值为 1，程序直接跳到 Makefile 最底部，从而结束了 Makefile 这个过程。

从上面的分析可以看到，O 选项所对应的代码块从 97-134 这里，如果带 O 选项就分析这一块代码，如果不带 O，则略过此段的分析。