### Linux内核模块Makefile详解
#### 一、引言
在Linux系统中，内核模块作为一种可插入式组件，允许开发者根据需求动态地加载或卸载特定功能，从而极大地提高了系统的灵活性与扩展性。而Makefile则是控制这些模块编译过程的核心文件之一。本文将通过对一个简单的`hello`内核模块的Makefile进行分析，帮助读者理解其工作原理及编译流程。
#### 二、Makefile结构解析
给定的Makefile示例内容如下：
```makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=hello.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif
```
此Makefile主要包含了两个部分：条件判断以及make规则。
1. **条件判断**:
- `ifneq ($(KERNELRELEASE),)`: 此处检查`KERNELRELEASE`环境变量是否被设置。若未设置，则执行`else`分支；若已设置，则执行`obj-m:=hello.o`。
2. **make规则**:
- `default`: 默认目标。当make命令执行且没有指定目标时，默认执行此目标。此规则实际上会调用内核源码目录下的make工具来编译模块。
- `clean`: 清理规则。用于删除编译过程中产生的临时文件。
#### 三、Makefile执行过程
接下来，我们将深入探讨上述Makefile的执行流程及其背后的逻辑。
1. **执行过程**:
当用户在模块源代码目录下执行`make`命令时，如果没有指定目标，那么Makefile中的`default`目标将成为默认目标。此目标会调用内核源码目录下的make工具，并传递参数`M=$(PWD)`指定模块所在的路径，`modules`表示要执行的操作为编译模块。
2. **KERNELRELEASE变量**:
- 当`KERNELRELEASE`未定义时，执行`else`分支：
- 设置`KERNELDIR`为当前内核版本的模块目录；
- 设置`PWD`为当前工作目录；
- 执行`default`目标，即调用内核源码目录下的make工具编译模块。
- 当`KERNELRELEASE`已定义时（如模块位于内核源码目录中），执行`obj-m:=hello.o`。这意味着`hello.o`将作为模块对象文件的一部分。
3. **两次Makefile执行**:
- 第一次执行时，make读取模块源代码目录下的Makefile（如`/home/study/prog/mod/hello/Makefile`）。
- 第二次执行时，make读取内核源码目录下的Makefile（如`/usr/src/linux/Makefile`），并最终完成模块的编译。
4. **obj-m变量的作用**:
- 在执行`make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello modules`时，会调用内核源码目录下的Makefile，找到`modules`目标对应的规则，进而调用`scripts/Makefile.build`文件中的编译逻辑。
- 在这个过程中，`obj-m:=hello.o`指定了要编译的模块对象文件，即`hello.o`。
- 编译过程大致分为两个阶段：
- 首先编译出`.o`文件；
- 接着生成`.ko`文件，即最终的模块文件。
#### 四、总结
通过上述分析可以了解到，在Linux内核模块的构建过程中，Makefile扮演了至关重要的角色。不仅控制了模块的编译过程，还能够根据不同的环境自动适应，使得开发者能够在不同的场景下顺利编译和测试模块。此外，对于`KERNELRELEASE`等环境变量的理解以及Makefile执行的具体流程，也对深入理解Linux内核模块构建机制具有重要意义。
掌握Linux内核模块的Makefile编写技巧，对于从事嵌入式系统开发或者Linux内核开发的工程师来说，是一项非常实用且必要的技能。
