最近开始整5G CPE项目，系统基于OpenWrt系统移植裁剪，打算详细研究了一下整个工程的构建过程，记录一下：
Openwrt编译过程概述
编译的总体过程如下:
1.编译host工具
2.编译交叉工具链
3.编译内核模块
4.编译ipk
5.安装ipk到文件系统
6.编译内核
7.将内核和文件系统组合成最终的固件
1. 编译host工具
虽然我们在开始编译前已经安装了一些必要的工具，但编译过程中还需要其他一些主机工具。这部分工具将首先编译。
2. 编译交叉工具链
openwrt自带交叉编译链，当然在编译目标平台软件前，需要先编译。
3. 编译内核模块
因为部分内核模块将会生成独立的ipk，所以内核模块需要首先编译。
4. 编译ipk
这里将编译package目录下的各个软件包，这也是和我们最为息息相关的。
5. 安装ipk
将生成的ipk安装到文件系统之中(比如build_dir/target-XXX/root-ramips目录)。
6. 编译内核
在完成ipk编译之后,将会编译内核,压缩内核.同时使用mkimage工具，在内核前面生成一个用于uboot识别的头部。
7. 合成
在最后一步,将文件系统和内核连接在一起,即生成了目标二进制镜像文件。
顶层Makefile结构分析
我们以19.07的代码为例，整个编译的入口是在源码根目录下的Makefile。编译的各种命令都应该在源码根目录下键入。
整个主Makefile的结构如下：
world:
DISTRO_PKG_CONFIG:=$(shell command -pv pkg-config | grep -E '\/usr' | head -n 1)
export PATH:=$(TOPDIR)/staging_dir/host/bin:$(PATH)
ifneq ($(OPENWRT_BUILD),1)
_SINGLE=export MAKEFLAGS=$(space);
override OPENWRT_BUILD=1
export OPENWRT_BUILD
GREP_OPTIONS=
export GREP_OPTIONS
CDPATH=
export CDPATH
include $(TOPDIR)/include/debug.mk
include $(TOPDIR)/include/depends.mk
include $(TOPDIR)/include/toplevel.mk
else
include rules.mk
include $(INCLUDE_DIR)/depends.mk
include $(INCLUDE_DIR)/subdir.mk
include target/Makefile
include package/Makefile
include tools/Makefile
include toolchain/Makefile
开始部分是一些注释和变量定义及路径检查。
根据Makefile的规则,在没有指定编译目标的时候,Makefile中的第一个目标将作为默认目标。
换句话说,当我们执行make V=s时，这个时候编译的目标就是world.和我们执行make world V=s效果是一样的。
第一层
通常在编译时,我们不会定义变量OPENWRT_BUILD的值,所以通常我们是会走到顶层的。
顶层代码如下：
_SINGLE=export MAKEFLAGS=$(space);
override OPENWRT_BUILD=1
export OPENWRT_BUILD
GREP_OPTIONS=
export GREP_OPTIONS
include $(TOPDIR)/include/debug.mk
include $(TOPDIR)/include/depends.mk
include $(TOPDIR)/include/toplevel.mk
这里我们看到变量OPENWRT_BUILD被置为1，然后包含了3个.mk文件。
这里稍微解释下.mk文件，它们一般没有什么执行动作，都是一些变量的定义还有依赖关系的说明，可以类比于C语言的头文件来理解。
debug.mk：
可以通过定义DEBUG的值来控制编译过程。
depends.mk：
主要定义了rdep这个变量。
toplevel.mk：
这个是我们跟踪编译过程的重要的文件，这个文件在源码根目录下的include文件夹下。
核心代码如下：
%::
@+$(PREP_MK) $(NO_TRACE_MAKE) -r -s prereq
@( \
cp .config tmp/.config; \
./scripts/config/conf $(KCONF_FLAGS) --defconfig=tmp/.config -w tmp/.config Config.in > /dev/null 2>&1; \
if ./scripts/kconfig.pl '>' .config tmp/.config | grep -q CONFIG; then \
printf "$(_R)WARNING: your configuration is out of sync. Please run make menuconfig, oldconfig or defconfig!$(_N)\n" >&2; \
fi \
)
@+$(ULIMIT_FIX) $(SUBMAKE) -r $@ $(if $(WARN_PARALLEL_ERROR), || { \
printf "$(_R)Build failed - please re-run with -j1 to see the real error message$(_N)\n" >&2; \
false; \
} )
除了少数在toplevel中被定义的目标外，其他编译目标都会走到这里，将之简化后(执行命令为： make V=s)：
%::
@make V=s -r -s prereq
@make -w -r world
首先执行prereq，然后再执行我们指定的目标或者默认目标world。
prereq整理后的依赖关系如下：
其中，staging_dir/host/.prereq-build：
将会执行一系列主机检查，是否安装了必要的软件。
prepare-tmpinfo：
根据scan.mk，扫描target/linux和package目录，生成packageinfo和targetinfo。
总之，顶层完成一系列必要的准备工作.对于绝大多数的目标而言，顶层是必经之路。当然，在toplevel.mk中，我们也可以看到目标menuconfig。也就是说对于目标menuconfig而言，将不会执行到第二层的逻辑。
第二层
在上面执行完make prereq之后，将执行make world。
还记得我们进入顶层后修改了变量OPENWRT_BUILD么?当再次执行make world的时候，由于条件不满足，我们将直接进入第二层来执行。
include rules.mk
include $(INCLUDE_DIR)/depends.mk
include $(INCLUDE_DIR)/subdir.mk
include target/Makefile
include package/Makefile
include tools/Makefile
include toolchain/Makefile
rules.mk：
很重要的一个mk文件，其中规定了很多有用的变量，包括各种目录路径的定义，交叉编译器等等。其中：
ifeq ($(DUMP),)
-include $(TOPDIR)/.config
endif
就是包含了我们的配置文件。对于Makefile而言，.config文件就是一大串变量的定义，Makefile可以直接读取这些定义，从而控制编译过程。
subdir.mk：
这个是读懂我们整个编译过程的关键所在，其中主要定义了两个函数：subdir和stampfile，我们稍后加以解释。
接下来，包含了4个Makefile文件。我们以target/Makefile为例.该文件位于target目录下。
核心部分为：
$(eval $(call stampfile,$(curdir),target,prereq,.config))
$(eval $(call stampfile,$(curdir),target,compile,$(TMP_DIR)/.build))
$(eval $(call stampfile,$(curdir),target,install,$(TMP_DIR)/.build))
$(eval $(call subdir,$(curdir)))
这里调用了subdir.mk中定义的stampfile函数。将会生成target/stamp-prereq,target/stamp-compile,target/stamp-install三个变量。
以target/stamp-prereq为例，执行部分为make target/prereq。同理target/stamp-compile,执行部分为make target/compile。
最后又调用了sbudir函数，这个函数规定了目标和各子文件夹之间的依赖关系。如果有一定的Makefile基础可以去读读subdir.mk文件。
举例而言就是：
当执行目标为target/compile，这个目标将依赖于target/linux/compile。
当执行目标为package/compile，这个目标将依赖于package目录下各子文件夹的compile。
下面就是规定了一系列的依赖关系，我已经将他们梳理了出来，如下图：
编译过程中的一些变量可能会造成一些困扰，这里将它们的真实值记录下来，以执行make V=s为例：
1 $(PREP_MK) => OPENWRT_BUILD= QUIET=0
2
3 $(NO_TRACE_MAKE) => make V=ss
4
5 $(_SINGLE) => export MAKEFLAGS= ;
6
7 $(ULIMIT_FIX) => _limit=1024; [ = unlimited -o -ge 1024 ] || ulimit -n 1024;