Kbuild 系统:内核怎么把自己编出来

🔨 整理中 · 这一篇深入讲 Kbuild(内核构建系统)——内核怎么从上万源文件 + 配置,编出一个内核镜像 + 一堆模块。03 编译内核里我们 make 过,这边拆 obj-y/m 怎么决定编什么、vmlinux 怎么链接成 Image、模块怎么变 .ko。

做什么

内核源码上万 .c,怎么知道哪些编进内核镜像、哪些编成模块、怎么链接成最终的 Image?答案是 Kbuild——内核自己的 Makefile 框架。它用 obj-y/obj-m 这些约定变量告诉系统"编哪些",用 scripts/Makefile.build 等脚本驱动 gcc/ld 实际编译,最后链接 + 压缩出 arch/<arch>/boot/Image。这一篇拆 Kbuild 的几个关键约定,让你读得懂内核各目录的 Makefile。

要了解什么

一、`obj-y` / `obj-m` / `obj-n`:编什么、怎么编

每个目录的 Makefile 用 obj-* 变量声明"本目录产出什么":

obj-y += foo.o:把 foo.c 编进内核镜像(built-in,yes)。obj-y 链进 vmlinux。
obj-m += foo.o:编成模块 foo.ko(可加载)。
obj-n(不编)基本不写(默认就是不编)。

obj-$(CONFIG_FOO) 是常见写法——Kconfig 选项 CONFIG_FOO 是 y/m/空,直接拼成 obj-y/obj-m/无,这样配置选项和"编不编、怎么编"自动联动。

二、多文件聚合:`foo-y` / `foo-objs`

一个目标 foo 由多个 .c 组成时:obj-m += foo.o + foo-y := a.o b.o c.o(或老写法 foo-objs),Kbuild 把 a/b/c 编出 .o、链接成 foo.o、最后 foo.ko。这就是模块参数那篇提过的"链接多源文件模拟库"的底层。

三、`core-y` / `libs-y` / `drivers-y`:顶层目录收集

顶层 Makefile(Makefile:792 core-y := 附近)用 core-y/libs-y/drivers-y/net-y 这些变量收集"哪些顶层目录的 built-in 要链进 vmlinux"——init/ kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ 进 core-y,drivers/ 进 drivers-y 等。各子目录的 obj-y 产物汇总到 built-in.a,最后链接成 vmlinux。

四、链接链:`.c → .o → built-in.a → vmlinux → Image`

gcc 把每个 .c 编成 .o。
ar 把各目录的 obj-y 产物归档成 built-in.a(每目录一个)。
上层再归档,最终 vmlinux.a(Makefile:1253 vmlinux.a:)。
ld 链接 vmlinux.a + 库 → vmlinux(Makefile:1274 vmlinux:)——这是带调试符号的完整内核 ELF。
objcopy 把 vmlinux 的 .text/.data/.bss 提取 + 压缩(gzip/lz4/xz) → arch/<arch>/boot/Image(ARM64)或 bzImage(x86)——这是引导加载器加载的内核镜像。

五、模块:`.ko` 怎么来

make modules 编所有 obj-m。每个模块:.c → .o → .mod.c(Kbuild 生成的元数据文件,含 struct module 实例 + vermagic)→ 链接成 foo.ko。.ko 是特殊 ELF(带 .modinfo 段存 license/param/vermagic、.gnu.linkonce.this_module 段存 module 结构)。insmod 加载它。详见 07 模块/09 模块参数。

动手试试

读 Makefile 顶层(core-y/libs-y/vmlinux: 等规则)+ scripts/Makefile.build(obj-$ 怎么被处理)
读 drivers/char/Makefile 看一个目录的 obj-$(CONFIG_*) += *.o 实例
make ARCH=arm64 V=1 Image 打印实际命令,看 gcc/ar/ld/objcopy 链条
ls -l vmlinux arch/arm64/boot/Image,对比两者(vmlinux 巨大带符号、Image 小且压缩)
思考题:vmlinux(ELF)和 Image(引导镜像)为什么要分两个?(提示:引导加载器格式 + 体积 + 调试符号)

做什么 ​

要了解什么 ​

一、obj-y / obj-m / obj-n:编什么、怎么编 ​

二、多文件聚合:foo-y / foo-objs ​

三、core-y / libs-y / drivers-y:顶层目录收集 ​

四、链接链:.c → .o → built-in.a → vmlinux → Image ​

五、模块:.ko 怎么来 ​

动手试试 ​

延伸阅读 ​

做什么