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前言

本篇将会搭建一个完美的Linux Kernel及其内核模块的源码阅读开发环境
当我们开始研究Android Kernel,想要优雅的阅读源码好像是一件费劲的事情。
因为Kernel源码实在是太庞大了,打开一个c文件,想要详细的研究研究,甚至上手写两句代码,即没有高亮提示,也没有代码跳转。在这种情况下,想要理清楚内核源码,相当不易。
  • 用CLion? 貌似不太行。
    • Kernel的构建体系是make而不是类似于LLVM的CMake。Clion直接打开Kernel源码是无法被CLion解析的。
  • 用Source Insight?貌似不是非常完美。
    • 对于Kernel源码来说,很多函数symbols一样,只是适用于不同架构罢了。Source Insight在跳转的时候,全源引索,并不会帮我们加以区分。诸如此类的问题,Source Insight还有很多...强迫症患者表示很难受~
  • 用VsCode?貌似更不行?
    • VsCode对C/C++代码的高亮提示,依托于C/C++ Extension Pack这个插件,我不清楚别人体验如何,至少对我来说,这个插件有多烂,我都不想多做评价....

浅谈代码索引

  1. 为什么IDE集成开发环境可以完美的索引项目代码?
    1. 参考于微软的一篇文档,我了解到了语言服务器这个东西。
  1. 什么是语言服务器,有什么作用?
      • 简单来说,VsCode,VIM等等,都是文本编辑器的性质,可以让我们愉快的编辑代码。而clang,gcc等等,都是代码编译套件,可以将我们的源码文件编译出来。最后clangd,rust-analyzer等等,就属于语言服务器,就是他们的工作,才使我们的源码具备了高亮提示和代码跳转方面的功能。
      • 其实,各大IDE可以完美的对代码做解析服务,多半也是内部集成了语言服务器。
      CLion对代码索引的功能 貌似就是通过clangd实现的。
  1. 如何让语言服务器运作起来?
    1. 我们现在知道了,想要对c语言的代码做解析,就需要clangd这个语言服务器。那么,如何让clangd运作起来呢?clangd对代码做解析,需要compile_commands.json文件。
  1. 该文件是什么作用?
    1. 这个文件记录着我们对源码编译时候的每个命令,用的什么编译器,提供的什么编译参数,链接了哪些库,设置了什么宏,编译的什么源码文件等等。
      如此,clangd就可以通过编译命令,详细的了解到整个编译流程。
  1. 如何生成该文件?
      • 对于make项目来说,常规来讲,可以使用Bear来对源码生成compile_commands.json文件。
        • 对于CMake项目来说,这个相当简单。
          • 参考于CMake官方文档,只需要设置CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS为True即可在编译后生成compile_commands.json文件。
    这里特别提一嘴,对于mk体系编译的的项目 mk脚本,其本质上是make,但是对于安卓的来说,生成编译描述文件非常简单 官方有文档提供命令
    所以,理论上来说,搭建的这套代码解析方案,不仅仅适用于Kernel源码阅读。也适用于各种交叉编译。

    敲定方案

    毫无疑问 Kernel的源码大多是c文件,以及少部分的汇编文件,设备树文件...…
    1. 明确一点,我们需要clangd支持。
      1. 首先看看VsCode有没有clangd插件,搜了一下,果然有clangd插件
    1. 我们需要对内核编译的流程,生成描述文件。
        • 这里我找到一个项目,可以把已经完整编译好了的内核解析出编译描述文件出来:vscode-linux-kernel
        • 如何使用将在下面细说。
          • Kernel正好是make体系,理论上是可以用Bear的。 由于我做教程的时候,已经把内核编译结束了,实在不想重新编译内核,理论上选哪个都一样,我们只是要个编译描述文件罢。 ~~这该死的LTO流程 太占用内存了~~
    • 使用套件最终定型:
      • VsCode + clangd + 编译描述文件 + C/C++ Extension Pack
    虽然C/C++ Extension Pack相当的烂,但是部分C/C++方面的东西,还需他提供支持。 所以这里依然需要安装该插件,后续在设置中禁用掉他的代码提示服务,转交给clangd插件即可。
    关于clangd插件
    • 这个插件会网络下载clangd的bin文件,很多人可能网络不佳,会下载失败。
    • 这里不需要担心这个,我们只管安装插件即可,ndk里面自带的clangd就可以提供语言解析服务了,VsCode设置里面指定clangd路径即可。
    • 而且,貌似高版本clangd有什么大病?

    开始动手

    完整编译内核

    步骤简述
    1. 初始化repo库
      1. 同步repo库代码
        1. 漫长的等待…
      1. 选择自己需要的config文件,开启build.sh脚本
        1. 这里以build.config.gki.aarch64为例
      1. 等待一段时间后,内核即可编译完成:
        1. notion image

      生成编译描述文件

      • 仔细观察我们编译的out目录,会发现有很多后缀为cmd的文件,这些其实就是编译过程中的临时文件,包含了编译命令等。
      • vscode-linux-kernel其实就是利用编译后的cmd等文件做解析,生成编译描述文件compile_commands.json
      • 步骤简述:
          1. 进入内核源码的根目录,将vscode-linux-kernel项目拉下来:
            1. 运行python脚本,并指定-O参数到编译产出目录:
              1. 可以看到,源码目录下的compile_commands.json文件已经生成。
                可以看到,源码目录下的compile_commands.json文件已经生成。
                对于Out-of-tree编译的内核模块 详细见原项目地址的Out-of-tree module development

        配置VsCode

        对于VsCode来说.vscode目录下,是一些配置文件。
        我们修改原项目的setting.json文件,内容修改成如下:

        打开Kernel根目录 等待索引结束

        我这里是ssh远程连接的Linux虚拟机。
        • 打开源码根目录后,随便打开一个c文件,触发VsCode的插件后,他会提示你,你的默认配置会被.vscode目录下的setting文件覆盖,是否确认:
          • notion image
        • 这里当然选择YES,使用我们配置的setting。
        • 停留在c文件上面,等待一段时间,则会出现如下画面:
          • notion image
        • 左边会出现.cache缓存目录,里面不断缓存着整个内核源码的index索引。
        • 左下角有一个indexing,意味着clangd解析整个源码的进度。
        • 当indexing解析结束后,打开内核源码的任意c文件,都可以自由的跳转头文件,跳转到函数定义和实现,智能提示函数和结构体等等。就和用IDE写代码一样,非常丝滑舒服。
        • 所有的索引都在一秒不到内可以完成,而且也不会高额占用机器性能。
        • 甚至他还会结合编译的config,对未开启的config代码块不高亮显示:
          • config解析
            config解析

        做一些润滑

        • 你发现会报很多无关痛痒的错误:
          • notion image
            1. 内核源码根目录下,新建一个文件.clangd,内容如下:
              1. Reload Windows后,Warning消失不见。
          • 小技巧:
              1. cmd + T 全内核源码搜索Symbols
              1. cmd + Shift + o 当前文件搜索Symbols
                1. Symbols搜索
                  Symbols搜索
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