鸿蒙系统的编译流程及分析v1.0 原创 精华

发布于 2021-4-20 22:41
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鸿蒙系统的编译流程及分析

liangkz 2021.04.17 V1.0

 

目录

1.准备工作................................................................................................................ 2

2.全编译+模块编译.................................................................................................. 3

3.编译系统build目录结构..................................................................................... 7

4.编译结果out目录结构........................................................................................ 8

5.构建系统Gn+Ninja............................................................................................. 11

6.编译流程分析...................................................................................................... 14

  6.1设置环境hb set....................................................................................... 14

  6.2全编译hb build........................................................................................ 14

  6.3增量编译hb build [component]............................................................. 17

附录一:hb build -T target的验证....................................................................... 18

 

更新记录

2021.04.17 v1.0 初始版本

 

说明:

因为新接触鸿蒙系统的开发,我对鸿蒙的编译系统基本上没什么理解,都是凭着经验和百度一边学习一边总结的,本文是我在学习网上关于鸿蒙系统的编译相关资料后做的总结,经过了本人的实际操作验证,部分知识点可能还有理解不到位的地方,未来会持续更新。

 

感谢:

官方文档《轻量和小型系统编译构建指导》

Link:https://device.harmonyos.com/cn/docs/develop/subsystems/oem_subsys_build_des-0000001060646620

《浅析鸿蒙中的Gn和Ninjia(一)》

Link: https://harmonyos.51cto.com/posts/2972

《GN语法和操作》

Link:https://blog.csdn.net/yujiawang/article/details/72627138

《HarmonyOS单模块编译与源码导读》【本文内简称为《导读》】

Link:https://harmonyos.51cto.com/posts/3094

《HarmonyOS 2.0研究(1) -环境搭建及编译过程分析》【强烈推荐】【本文内简称为《过程分析》】

Link:https://my.oschina.net/u/2502829/blog/4613535

《#2020征文-开发板#鸿蒙liteos-a如何启动第一个用户进程init_lite》【本文内简称为《如何启动init_lite》】

Link:https://harmonyos.51cto.com/posts/1998#bkwz

 

 

 

1.准备工作
我的本地代码是基于最新发布的OpenHarmony 1.1.0 LTS(2021-04-01)版本抓取的,代码根目录OHOS1_1_0LTS:

        $repo init -u https://gitee.com/openharmony/manifest.git -b refs/tags/OpenHarmony_release_v1.1.0 --no-repo-verify

        $repo sync

 

我还有Hi3861_Wifiiot开发板和开发环境,如下:

在Linux环境下的DecEco IDE下创建新工程“Test_Wifiiot”,在“HPM”标签下找到“@ohos/wifi_iot”,点击“Install to project”选择“Test_Wifiiot”项目,开始下载并安装组件到项目里。

 

2.全编译+模块编译
2.1  OHOS1_1_0LTS的全代码编译

在代码根目录下执行:

OHOS1_1_0LTS$ hb set

[OHOS INFO] Input code path: .

OHOS Which product do you need?  

ipcamera_hispark_pegasus@hisilicon

-> ipcamera_hispark_taurus@hisilicon

ipcamera_hispark_aries@hisilicon

这一步完成后,会在代码根目录下生成“ohos_config.json”文件,然后就可以开始编译了:

OHOS1_1_0LTS$ hb build

OHOS1_1_0LTS$ python build.py

OHOS1_1_0LTS$ python build.py -p ipcamera_hispark_taurus@hisilicon

效果都是一样的。

 

第一次全编译了2491个文件,以后再操作上面的命令就不是全编译了,只编译需要编译的部分。

 

2.2  Test_Wifiiot项目的全编译

新下载的项目代码根目录下并没有“build.py”文件。

$ hb set

会生成“ohos_config.json”,但没有完成配置,hb build 会失败。

 

可以执行

$ln -s ./build/lite/build.py build.py

创建build.py的软链接,再执行

$python build.py wifiiot

就可以正常编译了。

 

Test_Wifiiot项目还可以用DevEco IDE进行一键编译,操作步骤见官方的文档:

https://device.harmonyos.com/cn/docs/ide/user-guides/service_introduction-0000001050166905

 

2.3  OHOS1_1_0LTS的组件/仓库/Target编译

 

一开始,关于模块编译,我在网上搜到了:

《HarmonyOS单模块编译与源码导读》(Link: https://harmonyos.51cto.com/posts/3094 )

这篇文章(下文简称《导读》),仔细阅读,并对比本地代码OHOS1_1_0LTS查看了build\lite目录下,并没有上文所提到的compile.py文件和product目录,这个可能是鸿蒙系统迭代更新版本给拿掉了。

 

查看OHOS1_1_0LTS\build\lite目录下的README_zh.md,虽然看到增加了-T的说明:

-T [TARGET [TARGET ...]], --target [TARGET [TARGET ...]]

  Compile single target

但没做进一步使用说明,因为对鸿蒙的编译系统还没多少了解,我还是不大清楚如何使用操作。

 

官方文档“轻量和小型系统编译构建指导”:

https://device.harmonyos.com/cn/docs/develop/subsystems/oem_subsys_build_des-0000001060646620

可能没有更新,甚至没有对“-T”参数的描述。

 

不过官方文档中“组件描述位于build/lite/components下”这句话倒提醒了我,去里面看了一下,

原来这就是鸿蒙系统所有组件描述文件的存放位置,每个组件文件内又有多个【组件和target】的描述。

打开“applications.json”看一下,这里就有上面《导读》提到的东西:

      "component": "camera_sample_app",

      "description": "Camera related samples.",

      "optional": "true",

      "dirs": [

        "applications/sample/camera/launcher",

        "applications/sample/camera/cameraApp",

        "applications/sample/camera/setting",

        "applications/sample/camera/gallery",

        "applications/sample/camera/media"

      ],

      "targets": [

        "//applications/sample/camera/launcher:launcher_hap",

        "//applications/sample/camera/cameraApp:cameraApp_hap",

        "//applications/sample/camera/setting:setting_hap",

        "//applications/sample/camera/gallery:gallery_hap",

        "//applications/sample/camera/media:media_sample"

      ],

赶紧操作一下:

OHOS1_1_0LTS$ hb build -T //applications/sample/camera/launcher:launcher_hap

编译OK,不过时间还是有点长

 

 

官方文档说“组件即为gn中的编译单元,可以为静态库、动态库或可执行文件。”

编译构建流程图上也是写 hb build [component]

 

OHOS1_1_0LTS$ hb build camera_sample_app

编译OK,但感觉与target编译以及最上面hb build是一样的效果~~

 

 

我还在OHOS1_1_0LTS\applications\sample\camera\README_zh.md 文档中看到对媒体子系统组件的使用说明:

单仓的编译构建,在根目录下进行单仓的构建和编译

# 开发板选择

hb set  

# 单仓构建和编译

hb build camera_lite

再查看一下build\lite\components\multimedia.json,原来单仓编译就是组件编译,而Target编译,实际上看起来又与组件编译差别不大,有些组件本身就是一个target,有些组件分多个target。

      "component": "camera_lite",

      "description": "Camera service.",

      "optional": "true",

      "dirs": [

        "foundation/multimedia/camera_lite",

        "foundation/multimedia/utils/lite/hals"

      ],

      "targets": [

        "//foundation/multimedia/camera_lite/frameworks:camera_lite"

      ],

 

小结:

鸿蒙系统所有组件描述文件的存放在build/lite/components/目录下,每个组件文件内又有多个组件和target的描述。

组件/仓库编译指令:

$hb build component_name

Target编译指令(可一次编译多个target,用&&连接):

$hb build -T target_name

$hb build -T target1_name&&target2_name

 

3.编译系统build目录结构
首先必须要仔细研读 build\lite\README_zh.md 文档,文档上没有的地方,我这里补充一下我的理解,做成表格更容易管理。这个表格会在以后学习过程中根据新的理解做更新。

鸿蒙系统的编译流程及分析v1.0-开源基础软件社区4.编译结果out目录结构

鸿蒙系统的编译流程及分析v1.0-开源基础软件社区鸿蒙系统的编译流程及分析v1.0-开源基础软件社区

打开“os-release”文件查看:

VERSION="OpenHarmony 1.0"

RELEASE_TIME="2021-04-18 07:38:53" 

分别是鸿蒙系统的版本号,和当次编译(内核?系统?)的时间

 

5.构建系统Gn+Ninja
在学习鸿蒙之前,我对Gn/Ninja并不了解,只是知道有这么个东西,因为用不到所以也没有去学习的动力。

这几天因为想深入了解一下鸿蒙的编译系统,就通过网络资源简单学习了一下,也只是知道了个大概,我看到的资料里觉得比较好的,有如下链接:

 

首先最重要的“gn help <command>”和官方文档“The Ninja build system”,随用随查。

【下文中对gn定义的关键字不再解释,请自行随时 gn help。】

 

《浅析鸿蒙中的Gn和Ninjia(一)》

Link: https://harmonyos.51cto.com/posts/2972

《HarmonyOS 2.0研究(1) -环境搭建及编译过程分析》【强烈推荐】【本文内简称为《过程分析》】

Link:https://my.oschina.net/u/2502829/blog/4613535

《#2020征文-开发板#鸿蒙liteos-a如何启动第一个用户进程init_lite》【本文内简称为《如何启动init_lite》】

Link:https://harmonyos.51cto.com/posts/1998#bkwz

《GN语法和操作》

Link:https://blog.csdn.net/yujiawang/article/details/72627138

 

 

为了快速理解Gn+Ninja是如何工作的,我自己做了一个 GnHelloWorld工程来做测试和验证,源代码放在gitee上:

https://gitee.com/liangkzgitee/GnProjs.git

压缩包也添加在本文附件里,请大家按readme.txt文档操作,逐步进行跟踪和分析。

 

readme.txt 文档内容如下:

这是一个最简单的Gn+Ninja构建系统的例子工程,通过这个简单的工程和下面的操作,

学习Gn+Ninja构建系统是如何构建编译我们的源代码的。

原始工程目录如下:

GnHelloWorld/                  #工程根目录

├──build/                    #编译构建主目录

│     └──config/               #编译相关的配置项

│             ├──toolchans/         #编译工具链相关

│             │     └──BUILD.gn      #编译选项、链接选项等等

│             └──BUILDCONFIG.gn    #指定默认编译工具链

├──src/                      #源代码目录

│     ├──BUILD.gn              #(*)

│     └──hello.c                #(*)源代码

├──.gn                       #Gn构建系统入口

├──BUILD.gn                  #

└──Readme.txt                #(*)本文

 

 

Step1:

在"GnHelloWorld"目录下执行:"gn gen out"命令后,会生成一个"out"目录,

GnHelloWorld/

├──......[略]

├──out/

│  ├──obj/

│  │      └──src/

│  │             └──hello.ninja    #编译hello.c的ninja脚本

│  ├──args.gn              #构建参数

│  ├──build.ninja          

│  ├──build.ninja.d

│  └──toolchain.ninja

├──......[略]

 

 

Step2: [建议操作这步之前,先备份out目录,如: "cp -r out out_bak"]

在"GnHelloWorld"目录下执行: "ninja -C out",会在out目录下生成

GnHelloWorld/

├──......[略]

├──out_bak/               #Step1 的 out 目录的副本

│     ├──obj/

│     │     └──src/

│     │             └──hello.ninja

│     ├──args.gn

│     ├──build.ninja

│     ├──build.ninja.d

│     └──toolchain.ninja

├──out/                     #out目录有更新,见#

│    ├──obj/

│    │     ├──src

│    │     │     ├──hello.ninja

│    │     │     └──hello.o        #编译链工具根据规则生成的 .o

│    │     └──all.stamp          #

│    ├──.ninja_deps            #

│    ├──.ninja_log             #

│    ├──args.gn

│    ├──build.ninja

│    ├──build.ninja.d

│    ├──hello                 #编译后生成的可执行文件

│    └──toolchain.ninja

├──......[略]

 

Step3:

在"GnHelloWorld"目录下执行: 执行"./out/hello",输出"Hello Gn World!"

 

Step1做了如下工作:

1.执行gn gen 时带的参数被记录下来,生成out/args.gn【本例不带args参数】

2.找到 “.gn”文件并将其所在的目录设为“souce root”,解析该文件以获取buildconfig。

3.执行buildconfig所指向的文件BUILDCONFIG.gn,设置一个默认的编译工具链,

  生成out/toolchain.ninja。

4.加载“souce root”目录下的“BUILD.gn”文件,根据其内容加载它依赖的其它

  目录下的BUILD.gn文件,生成out/build.ninja.d。

5.根据out/build.ninja.d中各个BUILD.gn的内容,递归解决各自的依赖关系,

  解决掉依赖关系之后,就在out/obj/对应目录下,生成“.ninja”,

  如例子中的“out/obj/src/hello.ninja”。

6.解决掉所有的依赖关系后,在out/目录下生成一个“build.ninja”。

 

Step2做了如下工作:

根据上面的.ninja文件所定义的规则和依赖关系,依次编译出各自的中间文件,

最终生成可执行文件“out/hello”。

 

理解了上面的东西之后,你就可以开始进一步学习更复杂的东西了,可以参考Gn的官方文档,

或者网络上的其它资源,自己动手做验证。

 

6.编译流程分析
我们repo/sync完整个鸿蒙代码后,要编译系统,一般做以下三步:

1. 首次编译,需要首先 hb set

2. 首次编译,hb build 会启动全编译

3. 修改某个文件,比如 init_lite 的main 文件main函数加行log,再次编译 hb build或者hb build init_lite。

 

这三步操作,鸿蒙的编译系统都做了哪些具体工作?

带着这个疑问,我希望能够抽丝剥茧,一步一步来确认,可能中间会有暂不理解的,先跳过,未来再做进一步完善。

可惜目前我对python的了解也不多,无法对相关脚本做非常详细的分析,对Gn构建系统的理解也还不够深入,无法给出理想的分析结果,所以只能先把我现在知道的写下来,以后学习过程中逐步补充完善。

 

6.1设置环境hb set
【查看/build/lite/README_zh.md】

设置OpenHarmony源码目录和要编译的产品,在代码根目录生成“ohos_config.json”文件。

 

具体 hb set命令怎么调用/build/lite/hb/目录下的相关脚本,再结合系统环境变量$PATH等相关必要信息来生成这个.json文件的,懂python的可以进去看一下。

 

打开“ohos_config.json”文件查看:

{

  "root_path": "/home/lkz/Work/OHOS1_1_0LTS",

  "board": "hispark_taurus",

  "kernel": "liteos_a",

  "product": "ipcamera_hispark_taurus",

  "product_path": "/home/lkz/Work/OHOS1_1_0LTS/vendor/hisilicon/hispark_taurus",

  "device_path": "/home/lkz/Work/OHOS1_1_0LTS/device/hisilicon/hispark_taurus/sdk_liteos"

}

这些将作为非常重要的参数交给下一步编译使用。

 

6.2全编译hb build
【查看/build/lite/README_zh.md】

编译产品、开发板或者组件。解决方案编译实现如下:

A. 读取开发板配置:主要包括开发板使用的编译工具链、编译链接命令和选项等。

B.  调用gn: 调用gn gen命令,读取产品配置(主要包括开发板、内核、选择的组件等)生成解决方案out目录和ninja文件。

C.  调用ninja:调用ninja -C out/company/product启动编译。

D.  系统镜像打包:将组件编译产物打包,制作文件系统镜像。

说的很“框架”,下面我们一步一步来看一下。

 

A. 检测/读取/配置所有的必要参数
包括但不限于以下列出来的几个文件:

  • ohos_config.json
  • Build\lite\ohos_var.gni   定义使用于所有组件的全局变量
  • device\hisilicon\hispark_pegasus\sdk_liteos\config.gni  这是编译LiteOS_A内核所需要用到的配置
  • vendor\hisilicon\hispark_taurus\config.json  这是hisilicon提供的产品全量配置表:子系统、组件列表等等
  • 通过hb build传进去的参数,比如 -n 表示编译NDK,则会将ohos_build_ndk变量由默认的FALSE改为TRUE。

 

B. 调用gn gen命令生成out目录和ninja文件
很复杂,也很简单。

复杂是中间涉及到太多的Python和Gn语法,我暂时无法完整理解。

简单是因为我做过了上面的GnHelloWorld工程来做测试和分析,知道了框架。

更详细的分析过程,请看《过程分析》这篇文章。

 

下面是我对//build/lite/BUILD.gn这个文件中的 group("ohos") 的分解,最终得到"ohos"的完整的依赖关系:

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C. 调用ninja启动编译
这里就开始根据上一步生成的 .ninja 文件里的规则调用编译工具链来编译各目录下的源文件了,生成 .o/.a/.so/可执行文件 等等,其中.so文件会先在out\hispark_taurus\ipcamera_hispark_taurus\目录下生成,等编译完之后会转移到out\hispark_taurus\ipcamera_hispark_taurus\libs\usr\目录下,还生成了.ninja_log和.ninja_deps文件。

 

D. 打包制作系统镜像
【暂未清晰理解,略】

 

6.3增量编译hb build [component]
【暂未清晰理解,略】

 

附录一:hb build -T target的验证

【多图,见附件文档,此处略】

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已于2021-4-21 08:22:26修改
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