kbuild: support building individual files for external modules
[safe/jmp/linux-2.6] / Documentation / kbuild / modules.txt
1
2 In this document you will find information about:
3 - how to build external modules
4 - how to make your module use kbuild infrastructure
5 - how kbuild will install a kernel
6 - how to install modules in a non-standard location
7
8 === Table of Contents
9
10         === 1 Introduction
11         === 2 How to build external modules
12            --- 2.1 Building external modules
13            --- 2.2 Available targets
14            --- 2.3 Available options
15            --- 2.4 Preparing the kernel tree for module build
16            --- 2.5 Building separate files for a module
17         === 3. Example commands
18         === 4. Creating a kbuild file for an external module
19         === 5. Include files
20            --- 5.1 How to include files from the kernel include dir
21            --- 5.2 External modules using an include/ dir
22            --- 5.3 External modules using several directories
23         === 6. Module installation
24            --- 6.1 INSTALL_MOD_PATH
25            --- 6.2 INSTALL_MOD_DIR
26         === 7. Module versioning
27         === 8. Tips & Tricks
28            --- 8.1 Testing for CONFIG_FOO_BAR
29
30
31
32 === 1. Introduction
33
34 kbuild includes functionality for building modules both
35 within the kernel source tree and outside the kernel source tree.
36 The latter is usually referred to as external modules and is used
37 both during development and for modules that are not planned to be
38 included in the kernel tree.
39
40 What is covered within this file is mainly information to authors
41 of modules. The author of an external modules should supply
42 a makefile that hides most of the complexity so one only has to type
43 'make' to build the module. A complete example will be present in
44 chapter ยค. Creating a kbuild file for an external module".
45
46
47 === 2. How to build external modules
48
49 kbuild offers functionality to build external modules, with the
50 prerequisite that there is a pre-built kernel available with full source.
51 A subset of the targets available when building the kernel is available
52 when building an external module.
53
54 --- 2.1 Building external modules
55
56         Use the following command to build an external module:
57
58                 make -C <path-to-kernel> M=`pwd`
59
60         For the running kernel use:
61                 make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd`
62
63         For the above command to succeed the kernel must have been built with
64         modules enabled.
65
66         To install the modules that were just built:
67
68                 make -C <path-to-kernel> M=`pwd` modules_install
69
70         More complex examples later, the above should get you going.
71
72 --- 2.2 Available targets
73
74         $KDIR refers to the path to the kernel source top-level directory
75
76         make -C $KDIR M=`pwd`
77                 Will build the module(s) located in current directory.
78                 All output files will be located in the same directory
79                 as the module source.
80                 No attempts are made to update the kernel source, and it is
81                 a precondition that a successful make has been executed
82                 for the kernel.
83
84         make -C $KDIR M=`pwd` modules
85                 The modules target is implied when no target is given.
86                 Same functionality as if no target was specified.
87                 See description above.
88
89         make -C $KDIR M=$PWD modules_install
90                 Install the external module(s).
91                 Installation default is in /lib/modules/<kernel-version>/extra,
92                 but may be prefixed with INSTALL_MOD_PATH - see separate chapter.
93
94         make -C $KDIR M=$PWD clean
95                 Remove all generated files for the module - the kernel
96                 source directory is not modified.
97
98         make -C $KDIR M=`pwd` help
99                 help will list the available target when building external
100                 modules.
101
102 --- 2.3 Available options:
103
104         $KDIR refers to the path to the kernel source top-level directory
105
106         make -C $KDIR
107                 Used to specify where to find the kernel source.
108                 '$KDIR' represent the directory where the kernel source is.
109                 Make will actually change directory to the specified directory
110                 when executed but change back when finished.
111
112         make -C $KDIR M=`pwd`
113                 M= is used to tell kbuild that an external module is
114                 being built.
115                 The option given to M= is the directory where the external
116                 module (kbuild file) is located.
117                 When an external module is being built only a subset of the
118                 usual targets are available.
119
120         make -C $KDIR SUBDIRS=`pwd`
121                 Same as M=. The SUBDIRS= syntax is kept for backwards
122                 compatibility.
123
124 --- 2.4 Preparing the kernel tree for module build
125
126         To make sure the kernel contains the information required to
127         build external modules the target 'modules_prepare' must be used.
128         'module_prepare' solely exists as a simple way to prepare
129         a kernel for building external modules.
130         Note: modules_prepare will not build Module.symvers even if
131               CONFIG_MODULEVERSIONING is set.
132               Therefore a full kernel build needs to be executed to make
133               module versioning work.
134
135 --- 2.5 Building separate files for a module
136         It is possible to build single files which is part of a module.
137         This works equal for the kernel, a module and even for external
138         modules.
139         Examples (module foo.ko, consist of bar.o, baz.o):
140                 make -C $KDIR M=`pwd` bar.lst
141                 make -C $KDIR M=`pwd` bar.o
142                 make -C $KDIR M=`pwd` foo.ko
143                 make -C $KDIR M=`pwd` /
144         
145
146 === 3. Example commands
147
148 This example shows the actual commands to be executed when building
149 an external module for the currently running kernel.
150 In the example below the distribution is supposed to use the
151 facility to locate output files for a kernel compile in a different
152 directory than the kernel source - but the examples will also work
153 when the source and the output files are mixed in the same directory.
154
155 # Kernel source
156 /lib/modules/<kernel-version>/source -> /usr/src/linux-<version>
157
158 # Output from kernel compile
159 /lib/modules/<kernel-version>/build -> /usr/src/linux-<version>-up
160
161 Change to the directory where the kbuild file is located and execute
162 the following commands to build the module:
163
164         cd /home/user/src/module
165         make -C /usr/src/`uname -r`/source            \
166                 O=/lib/modules/`uname-r`/build        \
167                 M=`pwd`
168
169 Then to install the module use the following command:
170
171         make -C /usr/src/`uname -r`/source            \
172                 O=/lib/modules/`uname-r`/build        \
173                 M=`pwd`                               \
174                 modules_install
175
176 If one looks closely you will see that this is the same commands as
177 listed before - with the directories spelled out.
178
179 The above are rather long commands, and the following chapter
180 lists a few tricks to make it all easier.
181
182
183 === 4. Creating a kbuild file for an external module
184
185 kbuild is the build system for the kernel, and external modules
186 must use kbuild to stay compatible with changes in the build system
187 and to pick up the right flags to gcc etc.
188
189 The kbuild file used as input shall follow the syntax described
190 in Documentation/kbuild/makefiles.txt. This chapter will introduce a few
191 more tricks to be used when dealing with external modules.
192
193 In the following a Makefile will be created for a module with the
194 following files:
195         8123_if.c
196         8123_if.h
197         8123_pci.c
198         8123_bin.o_shipped      <= Binary blob
199
200 --- 4.1 Shared Makefile for module and kernel
201
202         An external module always includes a wrapper Makefile supporting
203         building the module using 'make' with no arguments.
204         The Makefile provided will most likely include additional
205         functionality such as test targets etc. and this part shall
206         be filtered away from kbuild since it may impact kbuild if
207         name clashes occurs.
208
209         Example 1:
210                 --> filename: Makefile
211                 ifneq ($(KERNELRELEASE),)
212                 # kbuild part of makefile
213                 obj-m  := 8123.o
214                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
215
216                 else
217                 # Normal Makefile
218
219                 KERNELDIR := /lib/modules/`uname -r`/build
220                 all::
221                         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=`pwd` $@
222
223                 # Module specific targets
224                 genbin:
225                         echo "X" > 8123_bin.o_shipped
226
227                 endif
228
229         In example 1 the check for KERNELRELEASE is used to separate
230         the two parts of the Makefile. kbuild will only see the two
231         assignments whereas make will see everything except the two
232         kbuild assignments.
233
234         In recent versions of the kernel, kbuild will look for a file named
235         Kbuild and as second option look for a file named Makefile.
236         Utilising the Kbuild file makes us split up the Makefile in example 1
237         into two files as shown in example 2:
238
239         Example 2:
240                 --> filename: Kbuild
241                 obj-m  := 8123.o
242                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
243
244                 --> filename: Makefile
245                 KERNELDIR := /lib/modules/`uname -r`/build
246                 all::
247                         $(MAKE) -C $KERNELDIR M=`pwd` $@
248
249                 # Module specific targets
250                 genbin:
251                         echo "X" > 8123_bin_shipped
252
253
254         In example 2 we are down to two fairly simple files and for simple
255         files as used in this example the split is questionable. But some
256         external modules use Makefiles of several hundred lines and here it
257         really pays off to separate the kbuild part from the rest.
258         Example 3 shows a backward compatible version.
259
260         Example 3:
261                 --> filename: Kbuild
262                 obj-m  := 8123.o
263                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
264
265                 --> filename: Makefile
266                 ifneq ($(KERNELRELEASE),)
267                 include Kbuild
268                 else
269                 # Normal Makefile
270
271                 KERNELDIR := /lib/modules/`uname -r`/build
272                 all::
273                         $(MAKE) -C $KERNELDIR M=`pwd` $@
274
275                 # Module specific targets
276                 genbin:
277                         echo "X" > 8123_bin_shipped
278
279                 endif
280
281                 The trick here is to include the Kbuild file from Makefile so
282                 if an older version of kbuild picks up the Makefile the Kbuild
283                 file will be included.
284
285 --- 4.2 Binary blobs included in a module
286
287         Some external modules needs to include a .o as a blob. kbuild
288         has support for this, but requires the blob file to be named
289         <filename>_shipped. In our example the blob is named
290         8123_bin.o_shipped and when the kbuild rules kick in the file
291         8123_bin.o is created as a simple copy off the 8213_bin.o_shipped file
292         with the _shipped part stripped of the filename.
293         This allows the 8123_bin.o filename to be used in the assignment to
294         the module.
295
296         Example 4:
297                 obj-m  := 8123.o
298                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
299
300         In example 4 there is no distinction between the ordinary .c/.h files
301         and the binary file. But kbuild will pick up different rules to create
302         the .o file.
303
304
305 === 5. Include files
306
307 Include files are a necessity when a .c file uses something from another .c
308 files (not strictly in the sense of .c but if good programming practice is
309 used). Any module that consist of more than one .c file will have a .h file
310 for one of the .c files. 
311 - If the .h file only describes a module internal interface then the .h file
312   shall be placed in the same directory as the .c files.
313 - If the .h files describe an interface used by other parts of the kernel
314   located in different directories, the .h files shall be located in
315   include/linux/ or other include/ directories as appropriate.
316
317 One exception for this rule is larger subsystems that have their own directory
318 under include/ such as include/scsi. Another exception is arch-specific
319 .h files which are located under include/asm-$(ARCH)/*.
320
321 External modules have a tendency to locate include files in a separate include/
322 directory and therefore needs to deal with this in their kbuild file.
323
324 --- 5.1 How to include files from the kernel include dir
325
326         When a module needs to include a file from include/linux/ then one
327         just uses:
328
329                 #include <linux/modules.h>
330
331         kbuild will make sure to add options to gcc so the relevant
332         directories are searched.
333         Likewise for .h files placed in the same directory as the .c file.
334
335                 #include "8123_if.h"
336
337         will do the job.
338
339 --- 5.2 External modules using an include/ dir
340
341         External modules often locate their .h files in a separate include/
342         directory although this is not usual kernel style. When an external
343         module uses an include/ dir then kbuild needs to be told so.
344         The trick here is to use either EXTRA_CFLAGS (take effect for all .c
345         files) or CFLAGS_$F.o (take effect only for a single file).
346
347         In our example if we move 8123_if.h to a subdirectory named include/
348         the resulting Kbuild file would look like:
349
350                 --> filename: Kbuild
351                 obj-m  := 8123.o
352
353                 EXTRA_CFLAGS := -Iinclude
354                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
355
356         Note that in the assignment there is no space between -I and the path.
357         This is a kbuild limitation:  there must be no space present.
358
359 --- 5.3 External modules using several directories
360
361         If an external module does not follow the usual kernel style but
362         decide to spread files over several directories then kbuild can
363         support this too.
364
365         Consider the following example:
366         
367         |
368         +- src/complex_main.c
369         |   +- hal/hardwareif.c
370         |   +- hal/include/hardwareif.h
371         +- include/complex.h
372         
373         To build a single module named complex.ko we then need the following
374         kbuild file:
375
376         Kbuild:
377                 obj-m := complex.o
378                 complex-y := src/complex_main.o
379                 complex-y += src/hal/hardwareif.o
380
381                 EXTRA_CFLAGS := -I$(src)/include
382                 EXTRA_CFLAGS += -I$(src)src/hal/include
383
384
385         kbuild knows how to handle .o files located in another directory -
386         although this is NOT reccommended practice. The syntax is to specify
387         the directory relative to the directory where the Kbuild file is
388         located.
389
390         To find the .h files we have to explicitly tell kbuild where to look
391         for the .h files. When kbuild executes current directory is always
392         the root of the kernel tree (argument to -C) and therefore we have to
393         tell kbuild how to find the .h files using absolute paths.
394         $(src) will specify the absolute path to the directory where the
395         Kbuild file are located when being build as an external module.
396         Therefore -I$(src)/ is used to point out the directory of the Kbuild
397         file and any additional path are just appended.
398
399 === 6. Module installation
400
401 Modules which are included in the kernel are installed in the directory:
402
403         /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/kernel
404
405 External modules are installed in the directory:
406
407         /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/extra
408
409 --- 6.1 INSTALL_MOD_PATH
410
411         Above are the default directories, but as always some level of
412         customization is possible. One can prefix the path using the variable
413         INSTALL_MOD_PATH:
414
415                 $ make INSTALL_MOD_PATH=/frodo modules_install
416                 => Install dir: /frodo/lib/modules/$(KERNELRELEASE)/kernel
417
418         INSTALL_MOD_PATH may be set as an ordinary shell variable or as in the
419         example above be specified on the command line when calling make.
420         INSTALL_MOD_PATH has effect both when installing modules included in
421         the kernel as well as when installing external modules.
422
423 --- 6.2 INSTALL_MOD_DIR
424
425         When installing external modules they are default installed in a
426         directory under /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/extra, but one may wish
427         to locate modules for a specific functionality in a separate
428         directory. For this purpose one can use INSTALL_MOD_DIR to specify an
429         alternative name than 'extra'.
430
431                 $ make INSTALL_MOD_DIR=gandalf -C KERNELDIR \
432                         M=`pwd` modules_install
433                 => Install dir: /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/gandalf
434
435
436 === 7. Module versioning
437
438 Module versioning is enabled by the CONFIG_MODVERSIONS tag.
439
440 Module versioning is used as a simple ABI consistency check. The Module
441 versioning creates a CRC value of the full prototype for an exported symbol and
442 when a module is loaded/used then the CRC values contained in the kernel are
443 compared with similar values in the module. If they are not equal then the
444 kernel refuses to load the module.
445
446 During a kernel build a file named Module.symvers will be generated. This
447 file includes the symbol version of all symbols within the kernel. If the 
448 Module.symvers file is saved from the last full kernel compile one does not
449 have to do a full kernel compile to build a module version's compatible module.
450
451 === 8. Tips & Tricks
452
453 --- 8.1 Testing for CONFIG_FOO_BAR
454
455         Modules often needs to check for certain CONFIG_ options to decide if
456         a specific feature shall be included in the module. When kbuild is used
457         this is done by referencing the CONFIG_ variable directly.
458
459                 #fs/ext2/Makefile
460                 obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o
461
462                 ext2-y := balloc.o bitmap.o dir.o
463                 ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o
464
465         External modules have traditionally used grep to check for specific
466         CONFIG_ settings directly in .config. This usage is broken.
467         As introduced before external modules shall use kbuild when building
468         and therefore can use the same methods as in-kernel modules when testing
469         for CONFIG_ definitions.
470