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Linux内核编译:探索配置系统的关键组成要素

Linux内核是Linux操作系统的核心部分,其配置过程对于开发者而言是一项至关重要的任务。Linux内核源码包含成千上万的配置选项,这使得配置过程显得复杂而繁琐。为了简化这一过程,Linux内核源码采用了一套精心设计的配置系统。
这套配置系统主要由三个部分组成:Makefile文件、Kconfig文件以及配置菜单。Makefile负责整个配置的编译工作,而Kconfig则定义了配置选项的来源。配置菜单则是用户与配置系统交互的界面。
在配置系统中,Makefile文件扮演着指挥者的角色。它不仅负责整体编译过程,还会读取位于内核源码顶层目录下的.config文件,根据其中的配置选项来编译内核。此外,Makefile还会递归地遍历内核源码中的所有子目录,确保每个目标文件都得到正确编译。
Kconfig文件则是配置系统的灵魂,它定义了内核配置选项的结构和内容。主选项的配置源文件通常位于arch/$(ARCH)/Kconfig路径下。这个文件会调用其他目录的Kconfig文件,形成一个树状的配置选项结构。Kconfig文件的语法规则详细记录在Documentation/kbuild/kconfig-languages.txt中。
在Kconfig中,每个配置选项都有一个对应的菜单项。例如,在drivers/net/USB/Kconfig文件中,你可以找到DM9601菜单项。每个菜单项下面都有一系列的属性,如提示信息、依赖选项、自动选择的选项以及帮助文本。
当配置完成后,系统会在内核源码顶层目录下生成一个.config文件。这个文件中记录了所有用户在配置菜单中选择或未选择的选项。如果某个选项被选中,它会在.config文件中以CONFIG_开头的形式出现;如果未被选中,则会被注释掉。
除了这些配置文件,Linux内核的编译过程还涉及到Makefile文件。这些文件不仅负责编译内核本身,还负责编译内核模块。例如,如果.config文件中包含了CONFIG_USB_NET_DM9601=y,那么Makefile会确保dm9601.o这个目标文件被编译进内核。
在日常开发过程中,许多厂商会提供自己的defconfig文件,这为开发者提供了一种快速加载配置的方法。只需执行make xxx_defconfig命令,系统就会生成一个.config文件,从而加载了相应的配置。
总的来说,Linux内核的配置系统为开发者提供了一种高效、简洁的方式来管理和编译内核。通过理解这个系统的工作原理,开发者可以更轻松地定制和优化自己的Linux内核。

Linux内核配置系统的组成

Linux内核源码很多,有上千条配置选项,配置相当复杂。

Linux内核编译:探索配置系统的关键组成要素

为了更好选择自己想要的功能配置,linux内核源码组织了一个配置系统;

配置系统包括三部分:

  • Makefile:负责整体的配置编译
  • Kconfig:配置选项的来源
  • 配置菜单

这个配置系统就是执行make menuconfig显示的图形化界面:

图片

内核Kconfig文件

Kconfig层级关系

内核配置选项的源文件是 Kconfig文件;

主选项的配置源文件是:arch/$(ARCH)/Kconfig文件

Kconfig文件调用其他目录的Kconfig文件,其他目录的Kconfig文件又调用各级子目录的Kconfig文件,形成树状的配置选项;

Kconfig语法介绍

例如: drivers/net/usb/Kconfig中,DM9601菜单:

图片

config USB_NET_DM9601菜单项 ;菜单项下面的是菜单的 属性

菜单都是以config开头,中间有空格,后面大写的就是菜单项。

  • tristate:表示提示信息,在配置菜单中显示的字符串
  • depends :表示依赖于的选项(依赖的选项选上,才能选这个选项)
  • seLECt :表示本菜单选上后,自动选上的菜单
  • Help:帮助文字;

Kconfig的语法详细参考:Documentation/kbuild/kconfig-languages.txt

.config文件

内核配置完毕之后,会在 内核源码的顶层目录下生成.config文件

打开.config文件,我们可以看到内容如下:

图片

这里在配置中选上了”Davicom DM96xx based USB 10/100 Ethernet device”选项,在.config文件中会生成“CONFIG_USB_NET_DM9601=y”的配置信息;如果没有选上,这个选上会用“#”注释掉;

内核Makefile文件

Kconfig一样,顶层以及各子目录下都有一个Makefile文件。其作用如下:

  • 顶层Makefile负责配置编译整个linux内核;
  • 顶层Makefile读取.config文件,根据.config文件的配置选项编译内核;
  • 顶层makfile递归地遍历内核源码中的所有子目录,编译所有的目标文件;
  • 每个子目录下都有Mekefile文件,这些Makefile文件会使用.config文件中的信息,编译相应的文件;

Makefile中的例子:

图片

obj-$(CONFIG_USB_NET_DM9601) += dm9601.o

相当于:

obj-y += dm9601.o

  • obj-y的意思是把dm9601.o目标文件编译进内核,dm9601.o目标文件应该从dm9601.cdm9601.S文件中编译过来;
  • obj-m 的意思是把目标文件编译成模块

加载内核配置的方法

通常每个厂商都有自己的defconfig文件,加载配置时只需执行make xxx_defconfig,然后就会生成一个.config文件,即代表加载完配置。

在日常开发过程中,对于修改过.config,通常也将.config拷贝覆盖原来的xxx_defconfig,然后上传代码。

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