kernel编译openwrt_记录Openwrt产品定制开发过程，(二)Make过程

前一章节&＃xff1a;(一) 环境配置和目录结构说明

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Openwrt所有的代码都会在make过程中从网上获取&＃xff0c;因为墙的原因&＃xff0c;有时会出现下载问题&＃xff0c;甚至会出现下载完成了但无法在脚本中识别的情况&＃xff0c;其过程颇为痛苦。别无他法&＃xff0c;只有一个问题&＃xff0c;一个问题的解决。俺也是这么摸过来的。 :)

另外&＃xff0c;如果您要实践一下&＃xff0c;最好就买一块openwrt社区支持的开发板来&＃xff0c;过手比什么都有效。这个是我平常做验证实验的一块板子。 :)

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1.1 Package的make过程

一个package&＃xff0c;例如&＃xff1a;核心mips&＃xff0c;应用luci&＃xff0c;会在各自make脚本的控制下完成下载、打包、编译、链接bin文件的过程。具体如下。

以luci应用为例。

• make 读取luci的makefile&＃xff0c; ./package/utils/lua/Makefile 文件内容。
• clone源代码到 ./tmp/dl&＃61;&＃61;>压缩源码为lua-x.x.x.tar.gz或.bz2包&＃61;&＃61;>copy到./dl/目录&＃61;&＃61;>删除.git 或 .svn 目录和源文件。
• 将 dl/ 目录下的 lua-x.x.x.tar.gz 文件解压到 build_dir/target-mips_/ 目录下。
• 进入 build_dir/target-mips_/lua-x.x.x/
• ./configure&＃xff0c;make&＃xff0c;make install。
• make install 会将生成的二进制文件安装到 build_dir/target-mips_/lua-x.x.x/ipkg-ar71xx/ 目录下。
• 最后将 build_dir/target-mips_/lua-x.x.x/ipkg-ar71xx/ 打成包成lua-x.x.x-1_ar71xx.ipk&＃xff0c;并复制到 bin/ar71xx/packages/luci/ 。

1.2 makefile分析

openwrt根目录下的Makefile是执行make命令时的入口。从这里开始分析。

world:ifneq ($(OPENWRT_BUILD),1) override OPENWRT_BUILD&＃61;1 export OPENWRT_BUILD GREP_OPTIONS&＃61; export GREP_OPTIONS include $(TOPDIR)/include/debug.mk include $(TOPDIR)/include/depends.mk include $(TOPDIR)/include/toplevel.mkelse include rules.mk include $(INCLUDE_DIR)/depends.mk include $(INCLUDE_DIR)/subdir.mk include target/Makefile include package/Makefile include tools/Makefile include toolchain/Makefile

上面这段是主Makefile的结构&＃xff0c;主要有两个部分&＃xff1a;一个是执行编译前的准备工作&＃xff0c;else分支主要执行编译工作。

执行make时&＃xff0c;若无任何目标指定&＃xff0c;默认目标是world。

初始时OPENWRT_BUILD&＃61;0&＃xff0c;执行编译准备工作&＃xff1b;如果执行命令make OPENWRT_BUILD&＃61;1&＃xff0c;则直接进入else逻辑。

编译时一般直接使用make V&＃61;s -j5这样的命令&＃xff0c;不会指定OPENWRT_BUILD变量。

1.3 OPENWRT_BUILD!&＃61;1

override OPENWRT_BUILD&＃61;1 export OPENWRT_BUILD

更改了OPENWRT_BUILD变量的值。这里起到的作用是下次执行make时&＃xff0c;会进入到else逻辑中。

toplevel.mk中可以看到默认的目标:

%:: &＃64;&＃43;$(PREP_MK) $(NO_TRACE_MAKE) -r -s prereq &＃64;./scripts/config/conf --defconfig&＃61;.config Config.in &＃64;&＃43;$(ULIMIT_FIX) $(SUBMAKE) -r $&＃64;

在toplevel.mk的顶部定义了PREP_MK&＃61; OPENWRT_BUILD&＃61; QUIET&＃61;0&＃xff0c;将OPENWRT_BUILD的值赋为0。

在执行&＃64;&＃43;$(PREP_MK) $(NO_TRACE_MAKE) -r -s prereq命令的时候&＃xff0c;在make命令行里有$(PREP_MK)变量&＃xff0c;而由于OPENWRT_BUILD的值为0&＃xff0c;在verbose.mk文件里&＃xff0c;所以会执行顶层目录的Makefile第一个分支部分的目标prereq&＃xff0c;即toplevel.mk文件中的目标

prereq:: prepare-tmpinfo .config &＃64;&＃43;$(NO_TRACE_MAKE) -r -s $&＃64;

这里会进行一些编译前的准备工作&＃xff0c;然后执行&＃64;&＃43;$(NO_TRACE_MAKE) -r -s $&＃64;&＃xff0c;再次去执行顶层Makefile。

中最终执行完成prereq和world目标&＃xff0c;这两个目标都会进入到else逻辑的编译处理中。

1.4 OPENWRT_BUILD&＃61;&＃61;1

首先就引入了target, package, tools, toolchain这四个关键目录里的Makefile文件

include target/Makefile include package/Makefile include tools/Makefile include toolchain/Makefile

这些子目录里的Makefile使用include/subdir.mk里定义的两个函数来动态生成规则&＃xff0c;这两个函数是subdir和stampfile

1.4.1 stampfile

拿target/Makefile举例&＃xff1a;

(eval(call stampfile,$(curdir),target,prereq,.config))

会生成类似这样的规则&＃xff1a;

target/stamp-prereq:&＃61;$(STAGING_DIR)/stamp/.target_prereq $$(target/stamp-prereq): $(TMP_DIR)/.build .config &＃64;&＃43;$(SCRIPT_DIR)/timestamp.pl -n $$(target/stamp-prereq) target .config || make $$(target/flags-prereq) target/prereq &＃64;mkdir -p $$$$(dirname $$(target/stamp-prereq)) &＃64;touch $$(target/stamp-prereq) $$(if $(call debug,target,v),,.SILENT: $$(target/stamp-prereq)) .PRECIOUS: $$(target/stamp-prereq) # work around a make bug target//clean:&＃61;target/stamp-prereq/clean target/stamp-prereq/clean: FORCE &＃64;rm -f $$(target/stamp-prereq)

可以简单的看作&＃xff1a; (eval(call stampfile,(curdir),target,prereq,.config))生成了目标(target/stamp-prereq)

• 对于target分别生成了&＃xff1a;(target/stamp?preq)&＃xff0c;(target/stamp-copile)&＃xff0c; $(target/stamp-install)
• toolchain : $(toolchain/stamp-install)
• package : (package/stamp?preq),(package/stamp-cleanup), (package/stamp?compile),(package/stamp-install)
• tools : $(tools/stamp-install)

1.4.2 subdir

subdir这个函数写了一大堆东西&＃xff0c;看起来很复杂 。

$(call subdir, target) 会遍历下的子目录&＃xff0c;执行 make -C 操作。这样就切入子目录中去了。

1.5 目录变量

几个重要的目录路径&＃xff1a;

KERNEL_BUILD_DIR build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/linux-3.14.18 LINUX_DIR build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/linux-3.14.18 KDIR build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a BIN_DIR bin/ramips Makefile中包含了rules.mk, target.mk等.mk文件&＃xff0c;这些文件中定义了许多变量&＃xff0c;有些是路径相关的&＃xff0c;有些是软件相关的。这些变量在整个Makefile工程中经常被用到&＃xff0c; TARGET_ROOTFS_DIR build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2 BUILD_DIR build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2 STAGING_DIR_HOST staging_dir/toolchain-mipsel_24kec&＃43;dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2 TARGET_DIR build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/root-ramips

1.6 kernel 编译&＃xff1a;

target/linux/ramips/Makefile: $(eval $(call BuildTarget)) target/linux/Makefile : export TARGET_BUILD&＃61;1 include/target.mk: ifeq ($(TARGET_BUILD),1) include $(INCLUDE_DIR)/kernel-build.mk BuildTarget?&＃61;$(BuildKernel)endif

BuildKernel是include/kernel-build.mk定义的一个多行变量&＃xff0c;其中描述了如何编译内核, 主要关注其中install规则的依赖链&＃xff1a;

$(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h: FORCE rm -f $(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h touch $(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h &＃43;$(MAKE) $(KERNEL_MAKEOPTS) vmlinux ... $(LINUX_DIR)/.image: $(STAMP_CONFIGURED) $(if $(CONFIG_STRIP_KERNEL_EXPORTS),$(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h) FORCE $(Kernel/CompileImage) $(Kernel/CollectDebug) touch $$&＃64;

install: $(LINUX_DIR)/.image &＃43;$(MAKE) -C image compile install TARGET_BUILD&＃61;1. 触发make vmlinux命令生成vmlinux&＃xff1a;

install --> $(LINUX_DIR)/.image --> $(KERNEL_BUILD_DIR)/symtab.h --> &＃96;$(MAKE) $(KERNEL_MAKEOPTS) vmlinux&＃96; 2. 对vmlinux做objcopy, strip操作: $(LINUX_DIR)/.image --> $(Kernel/CompileImage) --> $(call Kernel/CompileImage/Default) --> $(call Kernel/CompileImage/Default) $(KERNEL_CROSS)objcopy -O binary $(OBJCOPY_STRIP) -S $(LINUX_DIR)/vmlinux $(LINUX_KERNEL)$(1)

--> build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/vmlinux $(KERNEL_CROSS)objcopy $(OBJCOPY_STRIP) -S $(LINUX_DIR)/vmlinux $(KERNEL_BUILD_DIR)/vmlinux$(1).elf

--> build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/vmlinux.elf $(CP) $(LINUX_DIR)/vmlinux $(KERNEL_BUILD_DIR)/vmlinux.debug

--> build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/vmlinux.debug

1.7 生成firmware

firmware由kernel和rootfs两个部分组成&＃xff0c;要对两个部分先分别处理&＃xff0c;然后再合并成一个.bin文件。先看一下这个流程。

"target/linux/ramips/image/Makefile" 文件中的最后一句&＃xff1a;$(eval $(call BuildImage))&＃xff0c;将BuildImage展开在这里。BuildImage定义在 include/image.mk 文件中&＃xff0c;其中定义了数个目标的规则。

define BuildImage compile: compile-targets FORCE **$(call Build/Compile)** install: compile install-targets FORCE ... $(call Image/BuildKernel) ## 处理vmlinux ... $(call Image/mkfs/squashfs) ## 生成squashfs&＃xff0c;并与vmlinux合并成一个.bin文件 ... endef

1.8 处理vmlinux: Image/BuildKernel

target/linux/ramips/image/Makefile:

define Image/BuildKernel cp $(KDIR)/vmlinux.elf $(BIN_DIR)/$(VMLINUX).elf cp $(KDIR)/vmlinux $(BIN_DIR)/$(VMLINUX).bin $(call CompressLzma,$(KDIR)/vmlinux,$(KDIR)/vmlinux.bin.lzma) $(call MkImage,lzma,$(KDIR)/vmlinux.bin.lzma,$(KDIR)/uImage.lzma) cp $(KDIR)/uImage.lzma $(BIN_DIR)/$(UIMAGE).binifneq ($(CONFIG_TARGET_ROOTFS_INITRAMFS),) cp $(KDIR)/vmlinux-initramfs.elf $(BIN_DIR)/$(VMLINUX)-initramfs.elf cp $(KDIR)/vmlinux-initramfs $(BIN_DIR)/$(VMLINUX)-initramfs.bin $(call CompressLzma,$(KDIR)/vmlinux-initramfs,$(KDIR)/vmlinux-initramfs.bin.lzma) $(call MkImage,lzma,$(KDIR)/vmlinux-initramfs.bin.lzma,$(KDIR)/uImage-initramfs.lzma) cp $(KDIR)/uImage-initramfs.lzma $(BIN_DIR)/$(UIMAGE)-initramfs.binendif $(call Image/Build/Initramfs) endef

1.8.1 lzma压缩内核

build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/ 目录中:

lzma e vmlinux -lc1 -lp2 -pb2 vmlinux.bin.lzma

1.8.2 MkImage

build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/ 目录中&＃xff1a;

mkimage -A mips -O linux -T kernel -C lzma -a 0x80000000 -e 0x80000000 -n "MIPS OpenWrt Linux-3.14.18" -d vmlinux.bin.lzma uImage.lzma

1.8.3 copy

VMLINUX:&＃61;$(IMG_PREFIX)-vmlinux --> openwrt-ramips-mt7620a-vmlinux UIMAGE:&＃61;$(IMG_PREFIX)-uImage --> openwrt-ramips-mt7620a-uImagecp $(KDIR)/uImage.lzma $(BIN_DIR)/$(UIMAGE).bin

把uImage.lzma复制到bin/ramips/目录下&＃xff1a;

cp $(KDIR)/uImage.lzma bin/ramips/openwrt-ramips-mt7620a-uImage

1.9 制作squashfs&＃xff0c;生成.bin: $(call Image/mkfs/squashfs)

define Image/mkfs/squashfs &＃64;mkdir -p $(TARGET_DIR)/overlay $(STAGING_DIR_HOST)/bin/mksquashfs4 $(TARGET_DIR) $(KDIR)/root.squashfs -nopad -noappend -root-owned -comp $(SQUASHFSCOMP) $(SQUASHFSOPT) -processors $(if $(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),$(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),1) $(call Image/Build,squashfs)endif

1.9.1 mkdir -p $(TARGET_DIR)/overlay

mkdir -p build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/root-ramips/overlay

1.9.2 mksquashfs4

$(STAGING_DIR_HOST)/bin/mksquashfs4 $(TARGET_DIR) $(KDIR)/root.squashfs -nopad -noappend -root-owned -comp $(SQUASHFSCOMP) $(SQUASHFSOPT) -processors $(if $(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),$(CONFIG_PKG_BUILD_JOBS),1)

制作squashfs文件系统&＃xff0c;生成root.squashfs:

mksquashfs4 root-ramips root.squashfs -nopad -noappend -root-owned -comp gzip -b 256k -p &＃39;/dev d 755 0 0&＃39; -p &＃39;/dev/console c 600 0 0 5 1&＃39; -processors 1

1.9.3 $(call Image/Build,squashfs)

在 target/linux/ramips/image/Makefile 中&＃xff1a;

define Image/Build $(call Image/Build/$(1)) dd if&＃61;$(KDIR)/root.$(1) of&＃61;$(BIN_DIR)/$(IMG_PREFIX)-root.$(1) bs&＃61;128k conv&＃61;sync $(call Image/Build/Profile/$(PROFILE),$(1))endef

· dd if&＃61;(KDIR)/root.squashfsof&＃61;(BIN_DIR)/$(IMG_PREFIX)-root.squashfs bs&＃61;128k conv&＃61;sync

dd if&＃61;build_dir/target-mipsel_24kec&＃43;dsp_uClibc-0.9.33.2/linux-ramips_mt7620a/root.squashfs of&＃61;bin/ramips/openwrt-ramips-mt7620-root.squashfs bs&＃61;128k conv&＃61;sync

· (callImage/Build/Profile/(PROFILE),squashfs)

target/linux/ramips/mt7620a/profiles/00-default.mk, 中调用 Profile 函数&＃xff1a;$(eval $(call Profile,Default))

include/target.mk 中定义了 Profile 函数&＃xff0c; 其中令 PROFILE&＃61;Default

define Image/Build/Profile/Default $(call Image/Build/Profile/MT7620a,$(1)) ... endef

规则依赖序列如下&＃xff1a;

$(call Image/Build/Profile/$(PROFILE),squashfs) --> $(call BuildFirmware/Default8M/squashfs,squashfs,mt7620a,MT7620a) --> $(call BuildFirmware/OF,squashfs,mt7620a,MT7620a,8060928) --> $(call MkImageLzmaDtb,mt7620a,MT7620a) --> $(call PatchKernelLzmaDtb,mt7620a,MT7620a) --> $(call MkImage,lzma,$(KDIR)/vmlinux-mt7620a.bin.lzma,$(KDIR)/vmlinux-mt7620a.uImage) --> $(call MkImageSysupgrade/squashfs,squashfs,mt7620a,8060928)

其中的主要步骤&＃xff1a;

· 复制&＃xff1a; cp (KDIR)/vmlinux(KDIR)/vmlinux-mt7620a

· 生成dtb文件&＃xff1a; (LINUXDIR)/scripts/dtc/dtc?Odtb?o(KDIR)/MT7620a.dtb ../dts/MT7620a.dts

· 将内核与dtb文件合并&＃xff1a;(STAGINGDIRHOST)/bin/patch?dtb(KDIR)/vmlinux-mt7620a $(KDIR)/MT7620a.dtb

· 使用lzma压缩&＃xff1a;(callCompressLzma,(KDIR)/vmlinux-mt7620a,$(KDIR)/vmlinux-mt7620a.bin.lzma)

· 将lzma压缩后的文件经过mkimage工具处理&＃xff0c;即在头部添加uboot可识别的信息。

接下来就是合并生成firmware固件了&＃xff1a;

MkImageSysupgrade/squashfs, squashfs, mt7620a,8060928

cat vmlinux-mt7620a.uImage root.squashfs > openwrt-ramips-mt7620-mt7620a-squashfs-sysupgrade.bin

--> 制作squashfs bin文档, 并确认它的大小 <8060928 才是有效的&＃xff0c;否则报错。

总结&＃xff1a; 整个流程下来&＃xff0c;其实最烦索的还是对内核生成文件vmlinux的操作&＃xff0c;经过了objcopy, patch-dtb, lzma, mkimage 等过程生成一个uImage&＃xff0c;再与mksquashfs工具制作的文件系统rootfs.squashfs合并。

&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;未完待续&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;&＃61;

下一节&＃xff1a;(三) 开发定制