Когда вы впервые сталкиваетесь с задачей собрать полный список файлов, необходимых для сборки Linux ядра, может показаться, что это несложно. Ведь вроде бы достаточно взять конфигурационный файл .config, понять, какие параметры включены, просмотреть Makefile, чтобы определить какие исходные .c файлы компилируются, а затем просто собрать список всех заголовочных файлов, которые подключаются — и дело в шляпе. Однако реальность далеко не так проста и порой может вывести из себя даже опытных разработчиков.
История поиска полной картины файловой системы сборки ядра Linux – это путь через запутанные Makefile, хитрые макросы и непрозрачные правила, которые заставляют переосмыслить свой подход к сборке. Понимание файлов, вовлечённых в сборочный процесс, необходимо для различных задач: анализ оптимизации, отладка, модификация ядра и даже изучение структуры самого проекта. В этом контексте возникает естественный вопрос: какие именно файлы участвуют в сборке под конкретную конфигурацию ядра и каким образом это можно узнать эффективно и полно? Первоначальная идея кажется простой — взять конфигурационный файл .config, который определяет, какие функции, драйверы и подсистемы включены. Далее следует проанализировать Makefile и сопутствующие им Kconfig-файлы, чтобы выявить перечень исходников .
c, которые компилируются под этой конфигурацией. После этого необходимо применить препроцессор, чтобы получить список всех включаемых заголовочных файлов. Однако именно последний шаг превращается в настоящий вызов. В ядре Linux широко применяются продвинутые техники препроцессинга: макросы могут не только раскрывать имена файлов для include, но и менять их динамически. Примером служит конструкция #include TRACE_INCLUDE(TRACE_INCLUDE_FILE), где определение TRACE_INCLUDE_FILE находится где-то вне текущего файла и даже может динамически меняться в зависимости от макросов, определяемых в процессе компиляции.
Такие конструкции делают статический парсинг исходного кода абсолютно ненадёжным и сложно реализуемым. Простейший поиск и анализ текста не позволяют понять, какие файлы реально включаются. Выходом из этой ситуации служит использование самого компилятора для этапа препроцессинга вместо попыток писать собственный парсер. Именно компилятор gcc с опцией -MMD генерирует файлы зависимостей (.d), содержащие список всех файлов-заголовков, которые были включены в процессе компиляции.
Казалось бы, золотой ключ к разгадке, но и тут поджидают сложности. Kernel build system действительно создаёт эти .d файлы, но сразу же после обработки запускает специальную утилиту fixdep, которая очищает их и преобразует в более сложные .cmd файлы. После этого исходные .
d файлы удаляются. Этот процесс нужен для оптимизации сборки и отслеживания зависимостей, связанных с параметрами конфигурации CONFIG_*, а также для более тонкой интеграции с системой make. Впрочем, в результате .cmd файлы содержат только часть той информации, что была в исходных .d — особенно они отсутствуют по вложенным заголовочным файлам, показывая лишь прямые зависимости.
Это становится причиной одной из самых распространённых проблем разработчиков ядра: изменение глубоко вложенного заголовка не приводит к пересборке связанных объектов, так как такие зависимости не отражены в .cmd файлах и make не информирован об изменениях. Опыт показывает, что порой приходится вручную удалять объектные файлы (.o), чтобы заставить сборку пересобрать нужные компоненты. Такой опыт заставляет задуматься о том, как же получить максимально полный, точный и удобный список всех файлов, реально задействованных при сборке ядра.
Любые попытки статического анализа исходного кода сильно осложняются из-за многочисленных условий, макросов и динамических включений. Работа через отслеживание системных вызовов (strace) при сборке даёт полную картину, но также сопровождается огромным количеством шумов и ложных срабатываний. Наиболее эффективный и надежный путь лежит через повторное исполнение компиляционных команд, извлечённых из .cmd файлов. Эти файлы содержат полную команду компиляции для каждого объекта.
С помощью скриптов можно автоматически пройтись по всем .cmd файлам, извлечь из них команды и затем выполнить компиляцию с опцией -MMD, сохраняя .d файлы и запрещая их удаление fixdep. В результате получаются полноценные, глубокие файлы зависимостей, отражающие все включённые заголовочные файлы, включая вложенные, а также правильный контекст препроцессинга. Такой метод требует некоторой доработки процессов сборки и дополнительных вычислительных ресурсов, но он обеспечивает детальную реконструкцию файловой структуры сборки.
Благодаря этому можно получить надежный ответ на вопрос, какие именно файлы участвуют в компиляции ядра под конкретной конфигурацией, а также увидеть реальные зависимости и потенциальные узкие места в сборке. В конечном итоге, изучение и понимание внутренностей Makefile и системы сборки Linux – это не только путь к получению списка файлов, но и глубокое понимание архитектуры самого ядра и его модульной структуры. Это позволяет эффективнее работать с кодовой базой, улучшать процессы сборки и разрабатывать собственные инструменты для анализа и оптимизации. Несмотря на первоначальные трудности и загадочность, погружение в мир Makefile и зависимостей ядра — познавательный и необходимый опыт для каждого, кто серьёзно занимается разработкой и сопровождением Linux системы.
