[tcp] Enable AF_INET6 transport for tcp connections
[gpxe.git] / src / doc / build_sys.dox
blob9466f66215ba0710a5503cba74b9e39afebe38ca
1 /** @page build_sys Build system
3 @section overview Overview
5 Building an Etherboot image consists of three stages:
7   -# @ref compilation : Compiling all the source files into object files
8   -# @ref linking : Linking a particular image from selected object files
9   -# @ref finalisation : Producing the final output binary
11 Though this is a remarkably complex process, it is important to note
12 that it all happens automatically.  Whatever state your build tree is
13 in, you can always type, for example
15 @code
17         make bin/rtl8139.dsk
19 @endcode
21 and know that you will get a floppy disk image with an RTL8139 driver
22 built from the current sources.
24 @section compilation Compilation
26 @subsection comp_overview Overview
28 Each source file (a @c .c or a @c .S file) is compiled into a @c .o
29 file in the @c bin/ directory.  Etherboot makes minimal use of
30 conditional compilation (see @ref ifdef_harmful), and so you will find
31 that all objects get built, even the objects that correspond to
32 features that you are not intending to include in your image.  For
33 example, all network card drivers will be compiled even if you are
34 just building a ROM for a 3c509 card.  This is a deliberate design
35 decision; please do @b not attempt to "fix" the build system to avoid
36 doing this.
38 Source files are defined to be any @c .c or @c .S files found in a
39 directory listed in the Makefile variable #SRCDIRS.  You therefore do
40 @b not need to edit the Makefile just because you have added a new
41 source file (although you will need to edit the Makefile if you have
42 added a new source directory).  To see a list of all source
43 directories and source files that the build system currently knows
44 about, you can use the commands
46 @code
48         make srcdirs
49         make srcs
51 @endcode
53 Rules for compiling @c .c and @c .S files are defined in the Makefile
54 variables #RULE_c and #RULE_S.  Makefile rules are automatically
55 generated for each source file using these rules.  The generated rules
56 can be found in the @c .d file corresponding to each source file;
57 these are located in <tt>bin/deps/</tt>.  For example, the rules
58 generated for <tt>drivers/net/rtl8139.c</tt> can be found in
59 <tt>bin/deps/drivers/net/rtl8139.c.d</tt>.  These rules allow you to
60 type, for example
62 @code
64         make bin/rtl8139.o
66 @endcode
68 and have <tt>rtl8139.o</tt> be built from
69 <tt>drivers/net/rtl8139.c</tt> using the generic rule #RULE_c for
70 compiling @c .c files.
72 You can see the full list of object files that will be built using
74 @code
76         make bobjs
78 @endcode
80 @subsection comp_ar After compilation
82 Once all objects have been compiled, they will be collected into a
83 build library ("blib") in <tt>bin/blib.a</tt>.
85 @subsection comp_custom Customising compilation
87 The Makefile rules for a particular object can be customised to a
88 certain extent by defining the Makefile variable CFLAGS_@<object@>.
89 For example, if you were to set
91 @code
93         CFLAGS_rtl8139 = -DFOO
95 @endcode
97 then <tt>bin/rtl8139.o</tt> would be compiled with the additional
98 flags <tt>-DFOO</tt>.  To see the flags that will be used when
99 compiling a particular object, you can use e.g.
101 @code
103         make bin/rtl8139.flags
105 @endcode
107 If you need more flexibility than the CFLAGS_@<object@> mechanism
108 provides, then you can exclude source files from the automatic rule
109 generation process by listing them in the Makefile variable
110 #NON_AUTO_SRCS.  The command
112 @code
114         make autosrcs
116 @endcode
118 will show you which files are currently part of the automatic rule
119 generation process.
121 @subsection comp_multiobj Multiple objects
123 A single source file can be used to generate multiple object files.
124 This is used, for example, to generate the decompressing and the
125 non-decompressing prefixes from the same source files.
127 By default, a single object will be built from each source file.  To
128 override the list of objects for a source file, you can define the
129 Makefile variable OBJS_@<object@>.  For example, the
130 <tt>arch/i386/prefix/dskprefix.S</tt> source file is built into two
131 objects, <tt>bin/dskprefix.o</tt> and <tt>zdskprefix.o</tt> by
132 defining the Makefile variable
134 @code
136         OBJS_dskprefix = dskprefix zdskprefix
138 @endcode
140 Since there would be little point in building two identical objects,
141 customised compilation flags (see @ref comp_custom) are defined as
143 @code
145         CFLAGS_zdskprefix = -DCOMPRESS
147 @endcode
149 Thus, <tt>arch/i386/prefix/dskprefix.S</tt> is built into @c
150 dskprefix.o using the normal set of flags, and into @c zdskprefix.o
151 using the normal set of flags plus <tt>-DCOMPRESS</tt>.
153 @subsection comp_debug Special debugging targets
155 In addition to the basic rules #RULE_c and #RULE_S for compiling
156 source files into object files, there are various other rules that can
157 be useful for debugging.
159 @subsubsection comp_debug_c_to_c Preprocessed C
161 You can see the results of preprocessing a @c .c file (including the
162 per-object flags defined via CFLAGS_@<object@> if applicable) using
163 e.g.
165 @code
167         make bin/rtl8139.c
169 @endcode
171 and examining the resulting file (<tt>bin/rtl8139.c</tt> in this
172 case).
174 @subsubsection comp_debug_x_to_s Assembler
176 You can see the results of assembling a @c .c file, or of
177 preprocessing a @c .S file, using e.g.
179 @code
181         make bin/rtl8139.s
182         make bin/zdskprefix.s
184 @endcode
186 @subsubsection comp_debug_dbg Debugging-enabled targets
188 You can build targets with debug messages (DBG()) enabled using e.g.
190 @code
192         make bin/rtl8139.dbg.o
193         make bin/rtl8139.dbg2.o
195 @endcode
197 You will probably not need to use these targets directly, since a
198 mechanism exists to select debugging levels at build time; see @ref
199 debug.
201 @section linking Linking
203 @subsection link_overview Overview
205 Etherboot is designed to be small and extremely customisable.  This is
206 achieved by linking in only the features that are really wanted in any
207 particular build.
209 There are two places from which the list of desired features is
210 obtained:
212   -# @ref link_config_h
213   -# @ref link_cmdline
215 @subsection link_config_h config.h
217 The config.h file is used to define global build options that are
218 likely to apply to all images that you build, such as the console
219 types, supported download protocols etc.  See the documentation for
220 config.h for more details.
222 @subsection link_cmdline The make command line
224 When you type a command such as
226 @code
228         make bin/dfe538.zrom
230 @endcode
232 it is used to derive the following information:
234    - We are building a compressed ROM image
235    - The DFE538 is a PCI NIC, so we need the decompressing PCI ROM prefix
236    - The PCI IDs for the DFE538 are 1186:1300
237    - The DFE538 is an rtl8139-based card, therefore we need the rtl8139 driver
239 You can see this process in action using the command
241 @code
243         make bin/dfe538.zrom.info
245 @endcode
247 which will print
249 @code
251         Elements             : dfe538
252         Prefix               : zrom
253         Drivers              : rtl8139
254         ROM name             : dfe538
255         Media                : rom
257         ROM type             : pci
258         PCI vendor           : 0x1186
259         PCI device           : 0x1300
261         LD driver symbols    : obj_rtl8139
262         LD prefix symbols    : obj_zpciprefix
263         LD ID symbols        : pci_vendor_id=0x1186 pci_device_id=0x1300
265         LD target flags      :  -u obj_zpciprefix --defsym check_obj_zpciprefix=obj_zpciprefix   -u obj_rtl8139 --defsym check_obj_rtl8139=obj_rtl8139   -u obj_config --defsym check_obj_config=obj_config  --defsym pci_vendor_id=0x1186 --defsym pci_device_id=0x1300
267 @endcode
269 This should be interpreted as follows:
271 @code
273         Elements             : dfe538
274         Prefix               : zrom
276 @endcode
278 "Elements" is the list of components preceding the first dot in the
279 target name.  "Prefix" is the component following the first dot in the
280 target name.  (It's called a "prefix" because the code that makes it a
281 @c .zrom (rather than a @c .dsk, @c .zpxe or any other type of target)
282 usually ends up at the start of the resulting binary image.)
284 @code
286         Drivers              : rtl8139
288 @endcode
290 "Drivers" is the list of drivers corresponding to the "Elements".
291 Most drivers support several network cards.  The PCI_ROM() and
292 ISA_ROM() macros are used in the driver source files to list the cards
293 that a particular driver can support.
295 @code
297         ROM name             : dfe538
299 @endcode
301 "ROM name" is the first element in the "Elements" list.  It is used to
302 select the PCI IDs for a PCI ROM.
304 @code
306         Media                : rom
308 @endcode
310 "Media" is the "Prefix" minus the leading @c z, if any.
312 @code
314         ROM type             : pci
315         PCI vendor           : 0x1186
316         PCI device           : 0x1300
318 @endcode
320 These are derived from the "ROM name" and the PCI_ROM() or ISA_ROM()
321 macros in the driver source files.
323 @code
325         LD driver symbols    : obj_rtl8139
326         LD prefix symbols    : obj_zpciprefix
328 @endcode
330 This is the interesting part.  At this point, we have established that
331 we need the rtl8139 driver (i.e. @c rtl8139.o) and the decompressing
332 PCI prefix (i.e. @c zpciprefix.o).  Our build system (via the
333 compiler.h header file) arranges that every object exports a symbol
334 obj_@<object@>; this can be seen by e.g.
336 @code
338         objdump -t bin/rtl8139.o
340 @endcode
342 which will show the line
344 @code
346         00000000 g       *ABS*  00000000 obj_rtl8139
348 @endcode
350 By instructing the linker that we need the symbols @c obj_rtl8139 and
351 @c obj_zpciprefix, we can therefore ensure that these two objects are
352 included in our build.  (The linker will also include any objects that
353 these two objects require, since that's the whole purpose of the
354 linker.)
356 In a similar way, we always instruct the linker that we need the
357 symbol @c obj_config, in order to include the object @c config.o.  @c
358 config.o is used to drag in the objects that were specified via
359 config.h; see @ref link_config_h.
361 @code
363         LD target flags      :  -u obj_zpciprefix --defsym check_obj_zpciprefix=obj_zpciprefix   -u obj_rtl8139 --defsym check_obj_rtl8139=obj_rtl8139   -u obj_config --defsym check_obj_config=obj_config  --defsym pci_vendor_id=0x1186 --defsym pci_device_id=0x1300
365 @endcode
367 These are the flags that we pass to the linker in order to include the
368 objects that we want in our build, and to check that they really get
369 included.  (This latter check is needed to work around what seems to
370 be a bug in @c ld).
372 The linker does its job of linking all the required objects together
373 into a coherent build.  The best way to see what is happening is to
374 look at one of the resulting linker maps; try, for example
376 @code
378         make bin/dfe538.dsk.map
380 @endcode
382 The linker map includes, amongst others:
384   - A list of which objects are included in the build, and why.
385   - The results of processing the linker script, line-by-line.
386   - A complete symbol table of the resulting build.
388 It is worth spending time examining the linker map to see how an
389 Etherboot image is assembled.
391 Whatever format is selected, the Etherboot image is built into an ELF
392 file, simply because this is the default format used by @c ld.
394 @section finalisation Finalisation
396 @subsection final_overview Overview
398 The ELF file resulting from @ref linking "linking" needs to be
399 converted into the final binary image.  Usually, this is just a case
400 of running
402 @code
404         objcopy -O binary <elf file> <output file>
406 @endcode
408 to convert the ELF file into a raw binary image.  Certain image
409 formats require special additional treatment.
411 @subsection final_rom ROM images
413 ROM images must be rounded up to a suitable ROM size (e.g. 16kB or
414 32kB), and certain header information such as checksums needs to be
415 filled in.  This is done by the @c makerom.pl program.
417 @section debug Debugging-enabled builds