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标题: Android编译系统环境初始化过程分析(1) [打印本页]

作者: liuwei 时间: 2016-9-28 14:04
标题: Android编译系统环境初始化过程分析(1)

Android源代码在编译之前，要先对编译环境进行初始化，其中最主要就是指定编译的类型和目标设备的型号。Android的编译类型主要有eng、userdebug和user三种，而支持的目标设备型号则是不确定的，它们由当前的源码配置情况所决定。为了确定源码支持的所有目标设备型号，Android编译系统在初始化的过程中，需要在特定的目录中加载特定的配置文件。接下来本文就对上述的初始化过程进行详细分析。

对Android编译环境进行初始化很简单，分为两步。第一步是打开一个终端，并且将build/envsetup.sh加载到该终端中：

[html] view plain copy

$ . ./build/envsetup.sh
including device/asus/grouper/vendorsetup.sh
including device/asus/tilapia/vendorsetup.sh
including device/generic/armv7-a-neon/vendorsetup.sh
including device/generic/armv7-a/vendorsetup.sh
including device/generic/mips/vendorsetup.sh
including device/generic/x86/vendorsetup.sh
including device/lge/mako/vendorsetup.sh
including device/samsung/maguro/vendorsetup.sh
including device/samsung/manta/vendorsetup.sh
including device/samsung/toroplus/vendorsetup.sh
including device/samsung/toro/vendorsetup.sh
including device/ti/panda/vendorsetup.sh
including sdk/bash_completion/adb.bash

从命令的输出可以知道，文件build/envsetup.sh在加载的过程中，又会在device目录中寻找那些名称为vendorsetup.sh的文件，并且也将它们加载到当前终端来。另外，在sdk/bash_completion目录下的adb.bash文件也会加载到当前终端来，它是用来实现adb命令的bash completion功能的。也就是说，加载了该文件之后，我们在运行adb相关的命令的时候，通过按tab键就可以帮助我们自动完成命令的输入。关于bash completion的知识，可以参考官方文档： http://www.gnu.org/s/bash/manual/bash.html#Programmable-Completion。
第二步是执行命令lunch，如下所示：

[html] view plain copy

$ lunch
You're building on Linux
Lunch menu... pick a combo:
1. full-eng
2. full_x86-eng
3. vbox_x86-eng
4. full_mips-eng
5. full_grouper-userdebug
6. full_tilapia-userdebug
7. mini_armv7a_neon-userdebug
8. mini_armv7a-userdebug
9. mini_mips-userdebug
10. mini_x86-userdebug
11. full_mako-userdebug
12. full_maguro-userdebug
13. full_manta-userdebug
14. full_toroplus-userdebug
15. full_toro-userdebug
16. full_panda-userdebug
Which would you like? [full-eng]

我们看到lunch命令输出了一个Lunch菜单，该菜单列出了当前Android源码支持的所有设备型号及其编译类型。例如，第一项“full-eng”表示的设备“full”即为模拟器，并且编译类型为“eng”即为工程机。

当我们选定了一个Lunch菜单项序号(1-16)之后，按回车键，就可以完成Android编译环境的初始化过程。例如，我们选择1，可以看到以下输出：

[html] view plain copy

Which would you like? [full-eng] 1
============================================
PLATFORM_VERSION_CODENAME=REL
PLATFORM_VERSION=4.2
TARGET_PRODUCT=full
TARGET_BUILD_VARIANT=eng
TARGET_BUILD_TYPE=release
TARGET_BUILD_APPS=
TARGET_ARCH=arm
TARGET_ARCH_VARIANT=armv7-a
HOST_ARCH=x86
HOST_OS=linux
HOST_OS_EXTRA=Linux-3.8.0-31-generic-x86_64-with-Ubuntu-13.04-raring
HOST_BUILD_TYPE=release
BUILD_ID=JOP40C
OUT_DIR=out
============================================

我们可以看到，lunch命令帮我们设置好了很多环境变量。通过设置这些环境变量，就配置好了Android编译环境。

通过图1我们就可以直观地看到Android编译环境初始化完成后，我们所获得的东西：

图1 Android编译环境初始化完成之后

总体来说，Android编译环境初始化完成之后，获得了以下三样东西：

1. 将vendor和device目录下的vendorsetup.sh文件加载到了当前终端；

2. 新增了lunch、m、mm和mmm等命令；

3. 通过执行lunch命令设置好了TARGET_PRODUCT、TARGET_BUILD_VARIANT、TARGET_BUILD_TYPE和TARGET_BUILD_APPS等环境变量。

接下来我们就主要分析build/envsetup.sh文件的加载过程以及lunch命令的执行过程。

一. 文件build/envsetup.sh的加载过程

文件build/envsetup.sh是一个bash shell脚本，从它里面定义的函数hmm可以知道，它提供了lunch、m、mm和mmm等命令供我们初始化编译环境或者编译Android源码。

函数hmm的实现如下所示：

[plain] view plain copy

function hmm() {
cat <<EOF
Invoke ". build/envsetup.sh" from your shell to add the following functi** to your environment:
- lunch: lunch <product_name>-<build_variant>
- tapas: tapas [<App1> <App2> ...] [arm|x86|mips] [eng|userdebug|user]
- croot: Changes directory to the top of the tree.
- m: Makes from the top of the tree.
- mm: Builds all of the modules in the current directory.
- mmm: Builds all of the modules in the supplied directories.
- cgrep: Greps on all local C/C++ files.
- jgrep: Greps on all local Java files.
- resgrep: Greps on all local res/*.xml files.
- godir: Go to the directory containing a file.
Look at the source to view more functi**. The complete list is:
EOF
T=$(gettop)
local A
A=""
for i in `cat $T/build/envsetup.sh | sed -n "/^function /s/function [a−z]∗.*/\1/p" | sort`; do
A="$A $i"
done
echo $A
}

我们在当前终端中执行hmm命令即可以看到函数hmm的完整输出。

函数hmm主要完成三个工作：

1. 调用另外一个函数gettop获得Android源码的根目录T。

2. 通过cat命令显示一个Here Document，说明$T/build/envsetup.sh文件加载到当前终端后所提供的主要命令。

3. 通过sed命令解析$T/build/envsetup.sh文件，并且获得在里面定义的所有函数的名称，这些函数名称就是$T/build/envsetup.sh文件加载到当前终端后提供的所有命令。

注意，sed命令是一个强大的文本分析工具，它以行为单位为执行文本替换、删除、新增和选取等操作。函数hmm通过执行以下的sed命令来获得在$T/build/envsetup.sh文件定义的函数的名称：

[plain] view plain copy

sed -n "/^function /s/function [a−z]∗.*/\1/p"

它表示对所有以“function ”开头的行，如果紧接在“function ”后面的字符串仅由字母a-z和下横线(_)组成，那么就将这个字符串提取出来。这正好就对应于shell脚本里面函数的定义。

文件build/envsetup.sh除了定义一堆函数之外，还有一个重要的代码段，如下所示：

[plain] view plain copy

# Execute the contents of any vendorsetup.sh files we can find.
for f in `/bin/ls vendor/*/vendorsetup.sh vendor/*/*/vendorsetup.sh device/*/*/vendorsetup.sh 2> /dev/null`
do
echo "including $f"
. $f
done
unset f

这个for循环遍历vendor目录下的一级子目录和二级子目录以及device目录下的二级子目录中的vendorsetup.sh文件，并且通过source命令(.)将它们加载当前终端来。vendor和device相应子目录下的vendorsetup.sh文件的实现很简单，它们主要就是添加相应的设备型号及其编译类型支持到Lunch菜单中去。

例如，device/samsung/maguro目录下的vendorsetup.sh文件的实现如下所示：

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add_lunch_combo full_maguro-userdebug

它调用函数add_lunch_combo添加一个名称为“full_maguro-userdebug”的菜单项到Lunch菜单去。

函数add_lunch_combo定义在build/envsetup.sh文件中，它的实现如下所示：

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function add_lunch_combo()
{
local new_combo=$1
local c
for c in ${LUNCH_MENU_CHOICES[@]} ; do
if [ "$new_combo" = "$c" ] ; then
return
fi
done
LUNCH_MENU_CHOICES=(${LUNCH_MENU_CHOICES[@]} $new_combo)
}

传递给函数add_lunch_combo的参数保存在位置参数$1中，接着又保存在一个本地变量new_combo中，用来表示一个要即将要添加的Lunch菜单项。函数首先是在数组LUNCH_MENU_CHOICES中检查要添加的菜单项是否已经存在。只有在不存在的情况下，才会将它添加到数组LUNCH_MENU_CHOICES中去。注意，${LUNCH_MENU_CHOICES[@]}表示数组LUNCH_MENU_CHOICES的所有元素。

数组LUNCH_MENU_CHOICES是定义在文件build/envsetup.sh的一个全局变量，当文件build/envsetup.sh被加载的时候，这个数组会被初始化为化full-eng、full_x86-eng、vbox_x86-eng和full_mips-eng，如下所示：

[plain] view plain copy

# add the default one here
add_lunch_combo full-eng
add_lunch_combo full_x86-eng
add_lunch_combo vbox_x86-eng
add_lunch_combo full_mips-eng

这样当文件build/envsetup.sh加载完成之后，数组LUNCH_MENU_CHOICES就包含了当前源码支持的所有设备型号及其编译类型，于是当接下来我们执行lunch命令的时候，就可以通过数组LUNCH_MENU_CHOICES看到一个完整的Lunch藤蔓。

二. lunch命令的执行过程

lunch命令实际上是定义在文件build/envsetup.sh的一个函数，它的实现如下所示：

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function lunch()
{
local answer
if [ "$1" ] ; then
answer=$1
else
print_lunch_menu
echo -n "Which would you like? [full-eng] "
read answer
fi
local selection=
if [ -z "$answer" ]
then
selection=full-eng
elif (echo -n $answer | grep -q -e "^[0-9][0-9]*$")
then
if [ $answer -le ${#LUNCH_MENU_CHOICES[@]} ]
then
selection=${LUNCH_MENU_CHOICES[$(($answer-1))]}
fi
elif (echo -n $answer | grep -q -e "^[^\-][^\-]*-[^\-][^\-]*$")
then
selection=$answer
fi
if [ -z "$selection" ]
then
echo
echo "Invalid lunch combo: $answer"
return 1
fi
export TARGET_BUILD_APPS=
local product=$(echo -n $selection | sed -e "s/-.*$//")
check_product $product
if [ $? -ne 0 ]
then
echo
echo "** Don't have a product spec for: '$product'"
echo "** Do you have the right repo manifest?"
product=
fi
local variant=$(echo -n $selection | sed -e "s/^[^\-]*-//")
check_variant $variant
if [ $? -ne 0 ]
then
echo
echo "** Invalid variant: '$variant'"
echo "** Must be one of ${VARIANT_CHOICES[@]}"
variant=
fi
if [ -z "$product" -o -z "$variant" ]
then
echo
return 1
fi
export TARGET_PRODUCT=$product
export TARGET_BUILD_VARIANT=$variant
export TARGET_BUILD_TYPE=release
echo
set_stuff_for_environment
printconfig
}

函数lunch的执行逻辑如下所示：

1. 检查是否带有参数，即位置参数$1是否等于空。如果不等于空的话，就表明带有参数，并且该参数是用来指定要编译的设备型号及其编译类型的。如果等于空的话，那么就调用另外一个函数print_lunch_menu来显示Lunch菜单项，并且通过调用read函数来等待用户输入。无论通过何种方式，最终变量answer的值就保存了用户所指定的备型号及其编译类型。

2. 对变量answer的值的合法性进行检查。如果等于空的话，就将它设置为默认值“full-eng”。如果不等于空的话，就分为三种情况考虑。第一种情况是值为数字，那么就需要确保该数字的大小不能超过Lunch菜单项的个数。在这种情况下，会将输入的数字索引到数组LUNCH_MENU_CHOICES中去，以便获得一个用来表示设备型号及其编译类型的文本。第二种情况是非数字文本，那么就需要确保该文本符合<product>-<variant>的形式，其中<product>表示设备型号，而<variant>表示编译类型。第三种情况是除了前面两种情况之外的所有情况，这是非法的。经过合法性检查后，变量selection代表了用户所指定的备型号及其编译类型，如果它的值是非法的，即它的值等于空，那么函数lunch就不往下执行了。

3. 接下来是解析变量selection的值，也就是通过sed命令将它的<product>和<variant>值提取出来，并且分别保存在变量product和variant中。提取出来的product和variant值有可能是不合法的，因此需要进一步通过调用函数check_product和check_variant来检查。一旦检查失败，也就是函数check_product和check_variant的返回值$?等于非0，那么函数lunch就不往下执行了。

4. 通过以上合法性检查之后，就将变量product和variant的值保存在环境变量TARGET_PRODUCT和TARGET_BUILD_VARIANT中。此外，另外一个环境变量TARGET_BUILD_TYPE的值会被设置为"release"，表示此次编译是一个release版本的编译。另外，前面还有一个环境变量TARGET_BUILD_APPS，它的值被函数lunch设置为空，用来表示此次编译是对整个系统进行编译。如果环境变量TARGET_BUILD_APPS的值不等于空，那么就表示此次编译是只对某些APP模块进行编译，而这些APP模块就是由环境变量TARGET_BUILD_APPS来指定的。

5. 调用函数set_stuff_for_environment来配置环境，例如设置Java SDK路径和交叉编译工具路径等。

6. 调用函数printfconfig来显示已经配置好的编译环境参数。

在上述执行过程中，函数check_product、check_variant和printconfig是比较关键的，因此接下来我们就继续分析它们的实现。

函数check_product定义在文件build/envsetup.sh中，它的实现如下所示：

[plain] view plain copy

# check to see if the supplied product is one we can build
function check_product()
{
T=$(gettop)
if [ ! "$T" ]; then
echo "Couldn't locate the top of the tree. Try setting TOP." >&2
return
fi
CALLED_FROM_SETUP=true BUILD_SYSTEM=build/core \
TARGET_PRODUCT=$1 \
TARGET_BUILD_VARIANT= \
TARGET_BUILD_TYPE= \
TARGET_BUILD_APPS= \
get_build_var TARGET_DEVICE > /dev/null
# hide successful answers, but allow the errors to show
}

函数gettop用来返回Android源代码工程的根目录。函数check_product需要在Android源代码工程根目录或者子目录下调用。否则的话，函数check_product就出错返回。

接下来函数check_product设置几个环境变量，其中最重要的是前面三个CALLED_FROM_SETUP、BUILD_SYSTEM和TARGET_PRODUCT。环境变量CALLED_FROM_SETUP的值等于true表示接下来执行的make命令是用来初始化Android编译环境的。环境变量BUILD_SYSTEM用来指定Android编译系统的核心目录，它的值被设置为build/core。环境变量TARGET_PRODUCT用来表示要检查的产品名称（也就是我们前面说的设备型号），它的值被设置为$1，即函数check_product的调用参数。

最后函数check_product调用函数get_build_var来检查由环境变量TARGET_PRODUCT指定的产品名称是否合法，注意，它的调用参数为TARGET_DEVICE。

函数get_build_var定义在文件build/envsetup.sh中，它的实现如下所示：

[plain] view plain copy

# Get the exact value of a build variable.
function get_build_var()
{
T=$(gettop)
if [ ! "$T" ]; then
echo "Couldn't locate the top of the tree. Try setting TOP." >&2
return
fi
CALLED_FROM_SETUP=true BUILD_SYSTEM=build/core \
make --no-print-directory -C "$T" -f build/core/config.mk dumpvar-$1
}

这里就可以看到，函数get_build_var实际上就是通过make命令在Android源代码工程根目录中执行build/core/config.mk文件，并且将make目标设置为dumpvar-$1，也就是dumpvar-TARGET_DEVICE。

文件build/core/config.mk的内容比较多，这里我们只关注与产品名称合法性检查相关的逻辑，这些逻辑也基本上涵盖了Android编译系统初始化的逻辑，如下所示：

[plain] view plain copy

......
# ---------------------------------------------------------------
# Define most of the global variables. These are the ones that
# are specific to the user's build configuration.
include $(BUILD_SYSTEM)/envsetup.mk
# Boards may be defined under $(SRC_TARGET_DIR)/board/$(TARGET_DEVICE)
# or under vendor/*/$(TARGET_DEVICE). Search in both places, but
# make sure only one exists.
# Real boards should always be associated with an OEM vendor.
board_config_mk := \
$(strip $(wildcard \
$(SRC_TARGET_DIR)/board/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk \
device/*/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk \
vendor/*/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk \
))
ifeq ($(board_config_mk),)
$(error No config file found for TARGET_DEVICE $(TARGET_DEVICE))
endif
ifneq ($(words $(board_config_mk)),1)
$(error Multiple board config files for TARGET_DEVICE $(TARGET_DEVICE): $(board_config_mk))
endif
include $(board_config_mk)
......
include $(BUILD_SYSTEM)/dumpvar.mk

上述代**要就是将envsetup.mk、BoardConfig,mk和dumpvar.mk三个Makefile片段文件加载进来。其中，envsetup.mk文件位于$(BUILD_SYSTEM)目录中，也就是build/core目录中，BoardConfig.mk文件的位置主要就是由环境变量TARGET_DEVICE来确定，它是用来描述目标产品的硬件模块信息的，例如CPU体系结构。环境变量TARGET_DEVICE用来描述目标设备，它的值是在envsetup.mk文件加载的过程中确定的。一旦目标设备确定后，就可以在$(SRC_TARGET_DIR)/board/$(TARGET_DEVICE)、device/*/$(TARGET_DEVICE)和vendor/*/$(TARGET_DEVICE)目录中找到对应的BoradConfig.mk文件。注意，变量SRC_TARGET_DIR的值等于build/target。最后，dumpvar.mk文件也是位于build/core目录中，它用来打印已经配置好的编译环境信息。

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