treewide: remove redundant IS_ERR() before error code check
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / kbuild / modules.rst
blob69fa48ee93d6ec5de3988e3a7450dda4652860c7
1 =========================
2 Building External Modules
3 =========================
5 This document describes how to build an out-of-tree kernel module.
7 .. Table of Contents
9         === 1 Introduction
10         === 2 How to Build External Modules
11            --- 2.1 Command Syntax
12            --- 2.2 Options
13            --- 2.3 Targets
14            --- 2.4 Building Separate Files
15         === 3. Creating a Kbuild File for an External Module
16            --- 3.1 Shared Makefile
17            --- 3.2 Separate Kbuild file and Makefile
18            --- 3.3 Binary Blobs
19            --- 3.4 Building Multiple Modules
20         === 4. Include Files
21            --- 4.1 Kernel Includes
22            --- 4.2 Single Subdirectory
23            --- 4.3 Several Subdirectories
24         === 5. Module Installation
25            --- 5.1 INSTALL_MOD_PATH
26            --- 5.2 INSTALL_MOD_DIR
27         === 6. Module Versioning
28            --- 6.1 Symbols From the Kernel (vmlinux + modules)
29            --- 6.2 Symbols and External Modules
30            --- 6.3 Symbols From Another External Module
31         === 7. Tips & Tricks
32            --- 7.1 Testing for CONFIG_FOO_BAR
36 1. Introduction
37 ===============
39 "kbuild" is the build system used by the Linux kernel. Modules must use
40 kbuild to stay compatible with changes in the build infrastructure and
41 to pick up the right flags to "gcc." Functionality for building modules
42 both in-tree and out-of-tree is provided. The method for building
43 either is similar, and all modules are initially developed and built
44 out-of-tree.
46 Covered in this document is information aimed at developers interested
47 in building out-of-tree (or "external") modules. The author of an
48 external module should supply a makefile that hides most of the
49 complexity, so one only has to type "make" to build the module. This is
50 easily accomplished, and a complete example will be presented in
51 section 3.
54 2. How to Build External Modules
55 ================================
57 To build external modules, you must have a prebuilt kernel available
58 that contains the configuration and header files used in the build.
59 Also, the kernel must have been built with modules enabled. If you are
60 using a distribution kernel, there will be a package for the kernel you
61 are running provided by your distribution.
63 An alternative is to use the "make" target "modules_prepare." This will
64 make sure the kernel contains the information required. The target
65 exists solely as a simple way to prepare a kernel source tree for
66 building external modules.
68 NOTE: "modules_prepare" will not build Module.symvers even if
69 CONFIG_MODVERSIONS is set; therefore, a full kernel build needs to be
70 executed to make module versioning work.
72 2.1 Command Syntax
73 ==================
75         The command to build an external module is::
77                 $ make -C <path_to_kernel_src> M=$PWD
79         The kbuild system knows that an external module is being built
80         due to the "M=<dir>" option given in the command.
82         To build against the running kernel use::
84                 $ make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=$PWD
86         Then to install the module(s) just built, add the target
87         "modules_install" to the command::
89                 $ make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=$PWD modules_install
91 2.2 Options
92 ===========
94         ($KDIR refers to the path of the kernel source directory.)
96         make -C $KDIR M=$PWD
98         -C $KDIR
99                 The directory where the kernel source is located.
100                 "make" will actually change to the specified directory
101                 when executing and will change back when finished.
103         M=$PWD
104                 Informs kbuild that an external module is being built.
105                 The value given to "M" is the absolute path of the
106                 directory where the external module (kbuild file) is
107                 located.
109 2.3 Targets
110 ===========
112         When building an external module, only a subset of the "make"
113         targets are available.
115         make -C $KDIR M=$PWD [target]
117         The default will build the module(s) located in the current
118         directory, so a target does not need to be specified. All
119         output files will also be generated in this directory. No
120         attempts are made to update the kernel source, and it is a
121         precondition that a successful "make" has been executed for the
122         kernel.
124         modules
125                 The default target for external modules. It has the
126                 same functionality as if no target was specified. See
127                 description above.
129         modules_install
130                 Install the external module(s). The default location is
131                 /lib/modules/<kernel_release>/extra/, but a prefix may
132                 be added with INSTALL_MOD_PATH (discussed in section 5).
134         clean
135                 Remove all generated files in the module directory only.
137         help
138                 List the available targets for external modules.
140 2.4 Building Separate Files
141 ===========================
143         It is possible to build single files that are part of a module.
144         This works equally well for the kernel, a module, and even for
145         external modules.
147         Example (The module foo.ko, consist of bar.o and baz.o)::
149                 make -C $KDIR M=$PWD bar.lst
150                 make -C $KDIR M=$PWD baz.o
151                 make -C $KDIR M=$PWD foo.ko
152                 make -C $KDIR M=$PWD ./
155 3. Creating a Kbuild File for an External Module
156 ================================================
158 In the last section we saw the command to build a module for the
159 running kernel. The module is not actually built, however, because a
160 build file is required. Contained in this file will be the name of
161 the module(s) being built, along with the list of requisite source
162 files. The file may be as simple as a single line::
164         obj-m := <module_name>.o
166 The kbuild system will build <module_name>.o from <module_name>.c,
167 and, after linking, will result in the kernel module <module_name>.ko.
168 The above line can be put in either a "Kbuild" file or a "Makefile."
169 When the module is built from multiple sources, an additional line is
170 needed listing the files::
172         <module_name>-y := <src1>.o <src2>.o ...
174 NOTE: Further documentation describing the syntax used by kbuild is
175 located in Documentation/kbuild/makefiles.rst.
177 The examples below demonstrate how to create a build file for the
178 module 8123.ko, which is built from the following files::
180         8123_if.c
181         8123_if.h
182         8123_pci.c
183         8123_bin.o_shipped      <= Binary blob
185 --- 3.1 Shared Makefile
187         An external module always includes a wrapper makefile that
188         supports building the module using "make" with no arguments.
189         This target is not used by kbuild; it is only for convenience.
190         Additional functionality, such as test targets, can be included
191         but should be filtered out from kbuild due to possible name
192         clashes.
194         Example 1::
196                 --> filename: Makefile
197                 ifneq ($(KERNELRELEASE),)
198                 # kbuild part of makefile
199                 obj-m  := 8123.o
200                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
202                 else
203                 # normal makefile
204                 KDIR ?= /lib/modules/`uname -r`/build
206                 default:
207                         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$$PWD
209                 # Module specific targets
210                 genbin:
211                         echo "X" > 8123_bin.o_shipped
213                 endif
215         The check for KERNELRELEASE is used to separate the two parts
216         of the makefile. In the example, kbuild will only see the two
217         assignments, whereas "make" will see everything except these
218         two assignments. This is due to two passes made on the file:
219         the first pass is by the "make" instance run on the command
220         line; the second pass is by the kbuild system, which is
221         initiated by the parameterized "make" in the default target.
223 3.2 Separate Kbuild File and Makefile
224 -------------------------------------
226         In newer versions of the kernel, kbuild will first look for a
227         file named "Kbuild," and only if that is not found, will it
228         then look for a makefile. Utilizing a "Kbuild" file allows us
229         to split up the makefile from example 1 into two files:
231         Example 2::
233                 --> filename: Kbuild
234                 obj-m  := 8123.o
235                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
237                 --> filename: Makefile
238                 KDIR ?= /lib/modules/`uname -r`/build
240                 default:
241                         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$$PWD
243                 # Module specific targets
244                 genbin:
245                         echo "X" > 8123_bin.o_shipped
247         The split in example 2 is questionable due to the simplicity of
248         each file; however, some external modules use makefiles
249         consisting of several hundred lines, and here it really pays
250         off to separate the kbuild part from the rest.
252         The next example shows a backward compatible version.
254         Example 3::
256                 --> filename: Kbuild
257                 obj-m  := 8123.o
258                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
260                 --> filename: Makefile
261                 ifneq ($(KERNELRELEASE),)
262                 # kbuild part of makefile
263                 include Kbuild
265                 else
266                 # normal makefile
267                 KDIR ?= /lib/modules/`uname -r`/build
269                 default:
270                         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$$PWD
272                 # Module specific targets
273                 genbin:
274                         echo "X" > 8123_bin.o_shipped
276                 endif
278         Here the "Kbuild" file is included from the makefile. This
279         allows an older version of kbuild, which only knows of
280         makefiles, to be used when the "make" and kbuild parts are
281         split into separate files.
283 3.3 Binary Blobs
284 ----------------
286         Some external modules need to include an object file as a blob.
287         kbuild has support for this, but requires the blob file to be
288         named <filename>_shipped. When the kbuild rules kick in, a copy
289         of <filename>_shipped is created with _shipped stripped off,
290         giving us <filename>. This shortened filename can be used in
291         the assignment to the module.
293         Throughout this section, 8123_bin.o_shipped has been used to
294         build the kernel module 8123.ko; it has been included as
295         8123_bin.o::
297                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
299         Although there is no distinction between the ordinary source
300         files and the binary file, kbuild will pick up different rules
301         when creating the object file for the module.
303 3.4 Building Multiple Modules
304 =============================
306         kbuild supports building multiple modules with a single build
307         file. For example, if you wanted to build two modules, foo.ko
308         and bar.ko, the kbuild lines would be::
310                 obj-m := foo.o bar.o
311                 foo-y := <foo_srcs>
312                 bar-y := <bar_srcs>
314         It is that simple!
317 4. Include Files
318 ================
320 Within the kernel, header files are kept in standard locations
321 according to the following rule:
323         * If the header file only describes the internal interface of a
324           module, then the file is placed in the same directory as the
325           source files.
326         * If the header file describes an interface used by other parts
327           of the kernel that are located in different directories, then
328           the file is placed in include/linux/.
330           NOTE:
331               There are two notable exceptions to this rule: larger
332               subsystems have their own directory under include/, such as
333               include/scsi; and architecture specific headers are located
334               under arch/$(ARCH)/include/.
336 4.1 Kernel Includes
337 -------------------
339         To include a header file located under include/linux/, simply
340         use::
342                 #include <linux/module.h>
344         kbuild will add options to "gcc" so the relevant directories
345         are searched.
347 4.2 Single Subdirectory
348 -----------------------
350         External modules tend to place header files in a separate
351         include/ directory where their source is located, although this
352         is not the usual kernel style. To inform kbuild of the
353         directory, use either ccflags-y or CFLAGS_<filename>.o.
355         Using the example from section 3, if we moved 8123_if.h to a
356         subdirectory named include, the resulting kbuild file would
357         look like::
359                 --> filename: Kbuild
360                 obj-m := 8123.o
362                 ccflags-y := -Iinclude
363                 8123-y := 8123_if.o 8123_pci.o 8123_bin.o
365         Note that in the assignment there is no space between -I and
366         the path. This is a limitation of kbuild: there must be no
367         space present.
369 4.3 Several Subdirectories
370 --------------------------
372         kbuild can handle files that are spread over several directories.
373         Consider the following example::
375                 .
376                 |__ src
377                 |   |__ complex_main.c
378                 |   |__ hal
379                 |       |__ hardwareif.c
380                 |       |__ include
381                 |           |__ hardwareif.h
382                 |__ include
383                 |__ complex.h
385         To build the module complex.ko, we then need the following
386         kbuild file::
388                 --> filename: Kbuild
389                 obj-m := complex.o
390                 complex-y := src/complex_main.o
391                 complex-y += src/hal/hardwareif.o
393                 ccflags-y := -I$(src)/include
394                 ccflags-y += -I$(src)/src/hal/include
396         As you can see, kbuild knows how to handle object files located
397         in other directories. The trick is to specify the directory
398         relative to the kbuild file's location. That being said, this
399         is NOT recommended practice.
401         For the header files, kbuild must be explicitly told where to
402         look. When kbuild executes, the current directory is always the
403         root of the kernel tree (the argument to "-C") and therefore an
404         absolute path is needed. $(src) provides the absolute path by
405         pointing to the directory where the currently executing kbuild
406         file is located.
409 5. Module Installation
410 ======================
412 Modules which are included in the kernel are installed in the
413 directory:
415         /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/kernel/
417 And external modules are installed in:
419         /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/extra/
421 5.1 INSTALL_MOD_PATH
422 --------------------
424         Above are the default directories but as always some level of
425         customization is possible. A prefix can be added to the
426         installation path using the variable INSTALL_MOD_PATH::
428                 $ make INSTALL_MOD_PATH=/frodo modules_install
429                 => Install dir: /frodo/lib/modules/$(KERNELRELEASE)/kernel/
431         INSTALL_MOD_PATH may be set as an ordinary shell variable or,
432         as shown above, can be specified on the command line when
433         calling "make." This has effect when installing both in-tree
434         and out-of-tree modules.
436 5.2 INSTALL_MOD_DIR
437 -------------------
439         External modules are by default installed to a directory under
440         /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/extra/, but you may wish to
441         locate modules for a specific functionality in a separate
442         directory. For this purpose, use INSTALL_MOD_DIR to specify an
443         alternative name to "extra."::
445                 $ make INSTALL_MOD_DIR=gandalf -C $KDIR \
446                        M=$PWD modules_install
447                 => Install dir: /lib/modules/$(KERNELRELEASE)/gandalf/
450 6. Module Versioning
451 ====================
453 Module versioning is enabled by the CONFIG_MODVERSIONS tag, and is used
454 as a simple ABI consistency check. A CRC value of the full prototype
455 for an exported symbol is created. When a module is loaded/used, the
456 CRC values contained in the kernel are compared with similar values in
457 the module; if they are not equal, the kernel refuses to load the
458 module.
460 Module.symvers contains a list of all exported symbols from a kernel
461 build.
463 6.1 Symbols From the Kernel (vmlinux + modules)
464 -----------------------------------------------
466         During a kernel build, a file named Module.symvers will be
467         generated. Module.symvers contains all exported symbols from
468         the kernel and compiled modules. For each symbol, the
469         corresponding CRC value is also stored.
471         The syntax of the Module.symvers file is::
473         <CRC>       <Symbol>          <Namespace>  <Module>                         <Export Type>
475         0xe1cc2a05  usb_stor_suspend  USB_STORAGE  drivers/usb/storage/usb-storage  EXPORT_SYMBOL_GPL
477         The fields are separated by tabs and values may be empty (e.g.
478         if no namespace is defined for an exported symbol).
480         For a kernel build without CONFIG_MODVERSIONS enabled, the CRC
481         would read 0x00000000.
483         Module.symvers serves two purposes:
485         1) It lists all exported symbols from vmlinux and all modules.
486         2) It lists the CRC if CONFIG_MODVERSIONS is enabled.
488 6.2 Symbols and External Modules
489 --------------------------------
491         When building an external module, the build system needs access
492         to the symbols from the kernel to check if all external symbols
493         are defined. This is done in the MODPOST step. modpost obtains
494         the symbols by reading Module.symvers from the kernel source
495         tree. During the MODPOST step, a new Module.symvers file will be
496         written containing all exported symbols from that external module.
498 6.3 Symbols From Another External Module
499 ----------------------------------------
501         Sometimes, an external module uses exported symbols from
502         another external module. Kbuild needs to have full knowledge of
503         all symbols to avoid spitting out warnings about undefined
504         symbols. Two solutions exist for this situation.
506         NOTE: The method with a top-level kbuild file is recommended
507         but may be impractical in certain situations.
509         Use a top-level kbuild file
510                 If you have two modules, foo.ko and bar.ko, where
511                 foo.ko needs symbols from bar.ko, you can use a
512                 common top-level kbuild file so both modules are
513                 compiled in the same build. Consider the following
514                 directory layout::
516                         ./foo/ <= contains foo.ko
517                         ./bar/ <= contains bar.ko
519                 The top-level kbuild file would then look like::
521                         #./Kbuild (or ./Makefile):
522                                 obj-m := foo/ bar/
524                 And executing::
526                         $ make -C $KDIR M=$PWD
528                 will then do the expected and compile both modules with
529                 full knowledge of symbols from either module.
531         Use an extra Module.symvers file
532                 When an external module is built, a Module.symvers file
533                 is generated containing all exported symbols which are
534                 not defined in the kernel. To get access to symbols
535                 from bar.ko, copy the Module.symvers file from the
536                 compilation of bar.ko to the directory where foo.ko is
537                 built. During the module build, kbuild will read the
538                 Module.symvers file in the directory of the external
539                 module, and when the build is finished, a new
540                 Module.symvers file is created containing the sum of
541                 all symbols defined and not part of the kernel.
543         Use "make" variable KBUILD_EXTRA_SYMBOLS
544                 If it is impractical to add a top-level kbuild file,
545                 you can assign a space separated list
546                 of files to KBUILD_EXTRA_SYMBOLS in your build file.
547                 These files will be loaded by modpost during the
548                 initialization of its symbol tables.
551 7. Tips & Tricks
552 ================
554 7.1 Testing for CONFIG_FOO_BAR
555 ------------------------------
557         Modules often need to check for certain `CONFIG_` options to
558         decide if a specific feature is included in the module. In
559         kbuild this is done by referencing the `CONFIG_` variable
560         directly::
562                 #fs/ext2/Makefile
563                 obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o
565                 ext2-y := balloc.o bitmap.o dir.o
566                 ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o
568         External modules have traditionally used "grep" to check for
569         specific `CONFIG_` settings directly in .config. This usage is
570         broken. As introduced before, external modules should use
571         kbuild for building and can therefore use the same methods as
572         in-tree modules when testing for `CONFIG_` definitions.