- 使用 Spring Initializr 创建 Spring Boot 应用程序
- 在Spring Boot中配置Cassandra
- 在 Spring Boot 上配置 Tomcat 连接池
- 将Camel消息路由到嵌入WildFly的Artemis上
**摘要:**本文介绍了LiteOS-M内核Newlib C的实现,特别是文件系统和内存分配释放部分,最后介绍了Newlib钩子函数。
本文分享自华为云社区《鸿蒙轻内核M核源码分析系列二十 Newlib C》,作者: zhushy。
使用Musl C库的时候,内核提供了基于LOS_XXX适配实现pthread、mqeue、fs、semaphore、time等模块的posix接口(//kernel/liteos_m/kal/posix)。内核提供的posix接口与musl中的标准C库接口共同组成LiteOS-M的LibC。编译时使用arm-none-eabi-gcc,但只使用其工具链的编译功能,通过加上-nostdinc与-nostdlib强制使用我们自己改造后的musl-C。
社区及三方厂商开发多使用公版工具链arm-none-eabi-gcc加上私有定制优化进行编译,LiteOS-M内核也支持公版arm-none-eabi-gcc C库编译内核运行。newlib是小型C库,针对posix接口涉及系统调用的部分,newlib提供一些需要系统适配的钩子函数,例如_exit(),_open(),_close(),_gettimeofday()等,操作系统适配这些钩子,就可以使用公版newlib工具链编译运行程序。
在使用Newlib C并且使能支持POSIX FS API时(可以在kernel\liteos-m\目录下,执行make meuconfig弹出配置界面,路径为Compat-Choose libc implementation),如下图所示。可以使用文件kal\libc\newlib\porting\src\fs.c中定义的文件系统操作接口。这些是标准的POSIX接口,如果想了解POSIX用法,可以在linux平台输入 man -a 函数名称,比如man -a opendir来打开函数的手册。
这些函数的用法,函数实现和musl c部分一致。
int mount(const char *source, const char *target,
const char *filesystemtype, unsigned long mountflags,
const void *data)
{
return LOS_FsMount(source, target, filesystemtype, mountflags, data);
}
int umount(const char *target)
{
return LOS_FsUmount(target);
}
int umount2(const char *target, int flag)
{
return LOS_FsUmount2(target, flag);
}
以下划线开头的函数实现是newlib c的钩子函数实现。有关newlib的钩子函数调用过程下文专门分析下。
int _open(const char *path, int oflag, ...)
{
va_list vaList;
va_start(vaList, oflag);
int ret;
ret = LOS_Open(path, oflag);
va_end(vaList);
return ret;
}
int _close(int fd)
{
return LOS_Close(fd);
}
ssize_t _read(int fd, void *buf, size_t nbyte)
{
return LOS_Read(fd, buf, nbyte);
}
ssize_t _write(int fd, const void *buf, size_t nbyte)
{
return LOS_Write(fd, buf, nbyte);
}
off_t _lseek(int fd, off_t offset, int whence)
{
return LOS_Lseek(fd, offset, whence);
}
int _unlink(const char *path)
{
return LOS_Unlink(path);
}
int _fstat(int fd, struct stat *buf)
{
return LOS_Fstat(fd, buf);
}
int _stat(const char *path, struct stat *buf)
{
return LOS_Stat(path, buf);
}
int fsync(int fd)
{
return LOS_Fsync(fd);
}
int mkdir(const char *path, mode_t mode)
{
return LOS_Mkdir(path, mode);
}
DIR *opendir(const char *dirName)
{
return LOS_Opendir(dirName);
}
struct dirent *readdir(DIR *dir)
{
return LOS_Readdir(dir);
}
int closedir(DIR *dir)
{
return LOS_Closedir(dir);
}
int rmdir(const char *path)
{
return LOS_Unlink(path);
}
int rename(const char *oldName, const char *newName)
{
return LOS_Rename(oldName, newName);
}
int statfs(const char *path, struct statfs *buf)
{
return LOS_Statfs(path, buf);
}
int ftruncate(int fd, off_t length)
{
return LOS_Ftruncate(fd, length);
}
在newlib没有使能使能支持POSIX FS API时时,需要提供这些钩子函数的空的实现,返回-1错误码即可。
int _open(const char *path, int oflag, ...)
{
return -1;
}
int _close(int fd)
{
return -1;
}
ssize_t _read(int fd, void *buf, size_t nbyte)
{
return -1;
}
ssize_t _write(int fd, const void *buf, size_t nbyte)
{
return -1;
}
off_t _lseek(int fd, off_t offset, int whence)
{
return -1;
}
int _unlink(const char *path)
{
return -1;
}
int _fstat(int fd, struct stat *buf)
{
return -1;
}
int _stat(const char *path, struct stat *buf)
{
return -1;
}
newlibc 的malloc适配参考The Red Hat newlib C Library-malloc。实现malloc适配有以下两种方法:
为了方便地根据业务进行内存分配算法调优和问题定位,推荐选择后者。内核的内存函数定义在文件kal\libc\newlib\porting\src\malloc.c中。源码片段如下,代码实现比较简单,不再分析源码。
......
void __wrap__free_r(struct _reent *reent, void *aptr)
{
if (aptr == NULL) {
return;
}
LOS_MemFree(OS_SYS_MEM_ADDR, aptr);
}
size_t __wrap__malloc_usable_size_r(struct _reent *reent, void *aptr)
{
return 0;
}
void *__wrap__malloc_r(struct _reent *reent, size_t nbytes)
{
if (nbytes == 0) {
return NULL;
}
return LOS_MemAlloc(OS_SYS_MEM_ADDR, nbytes);
}
void *__wrap__memalign_r(struct _reent *reent, size_t align, size_t nbytes)
{
if (nbytes == 0) {
return NULL;
}
return LOS_MemAllocAlign(OS_SYS_MEM_ADDR, nbytes, align);
}
......
可能已经注意到函数命名由__wrap_加上钩子函数名称两部分组成。这是因为newlib中已经存在这些函数的符号,因此需要用到gcc的wrap的链接选项替换这些函数符号为内核的实现,在设备开发板的配置文件中,比如//device/board/fnlink/v200zr/liteos_m/config.gni,新增这些函数的wrap链接选项,示例如下:
board_ld_flags += [
"-Wl,--wrap=_malloc_r",
"-Wl,--wrap=_realloc_r",
"-Wl,--wrap=_free_r",
"-Wl,--wrap=_memalign_r",
"-Wl,--wrap=_malloc_usable_size_r",
]
以open函数的钩子函数_open为例来介绍newlib的钩子函数的调用过程。open()函数实现在newlib-cygwin\newlib\libc\syscalls\sysopen.c中,该函数会进一步调用函数_open_r,这是个可重入函数Reentrant Function,支持在多线程中运行。
int
open (const char *file,
int flags, ...)
{
va_list ap;
int ret;
va_start (ap, flags);
ret = _open_r (_REENT, file, flags, va_arg (ap, int));
va_end (ap);
return ret;
}
所有的可重入函数定义在文件夹newlib-cygwin\newlib\libc\reent,函数_open_r定义在该文件夹的文件newlib-cygwin\newlib\libc\reent\openr.c里。函数代码如下:
int
_open_r (struct _reent *ptr,
const char *file,
int flags,
int mode)
{
int ret;
errno = 0;
if ((ret = _open (file, flags, mode)) == -1 && errno != 0)
ptr->_errno = errno;
return ret;
}
函数_open_r如上述代码所示,会进一步调用函数_open,该函数,以arm硬件平台为例,实现在newlib-cygwin\libgloss\arm\syscalls.c文件里。newlib目录是和硬件平台无关的痛殴他那个功能实现,libloss目录是底层的驱动实现,以各个硬件平台为文件夹进行组织。在特定硬件平台的目录下的syscalls.c文件里面实现了newlib需要的各个桩函数:
/* Forward prototypes. */
int _system (const char *);
int _rename (const char *, const char *);
int _isatty (int);
clock_t _times (struct tms *);
int _gettimeofday (struct timeval *, void *);
int _unlink (const char *);
int _link (const char *, const char *);
int _stat (const char *, struct stat *);
int _fstat (int, struct stat *);
int _swistat (int fd, struct stat * st);
void * _sbrk (ptrdiff_t);
pid_t _getpid (void);
int _close (int);
clock_t _clock (void);
int _swiclose (int);
int _open (const char *, int, ...);
int _swiopen (const char *, int);
int _write (int, const void *, size_t);
int _swiwrite (int, const void *, size_t);
_off_t _lseek (int, _off_t, int);
_off_t _swilseek (int, _off_t, int);
int _read (int, void *, size_t);
int _swiread (int, void *, size_t);
void initialise_monitor_handles (void);
对于上文提到的函数_open,源码如下。后续不再继续分析了,LiteOS-M内核会提供这些钩子函数的实现。
int
_open (const char * path, int flags, ...)
{
return _swiopen (path, flags);
}
我从 https://developer.arm.com/open-source/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads 下载了工具链“gcc-arm-none-eabi-6-2
**摘要:**本文介绍了LiteOS-M内核Newlib C的实现,特别是文件系统和内存分配释放部分,最后介绍了Newlib钩子函数。 本文分享自华为云社区《鸿蒙轻内核M核源码分析系列二十 Newli
我一直在将 newlib 移植到我的非常小的内核中,但我很困惑:每当我包含一个引用系统调用的函数时,我的程序将在执行时出现页面错误。如果我调用一个不引用系统调用的函数,比如 rand(),就不会出错。
我想使用预装的 mips 交叉编译器 (mips-linux-gnu-gcc) 构建 newlib 库。编译器默认链接 glibc。 $ mips-linux-gnu-gcc -v Using bui
我是一名使用 IA-32 类型处理器的嵌入式软件工程师。我们正在寻找一个编译器工具链 - 最好是免费的。 我们曾经使用 Mentor Graphics CodeBench Lite,但它不再可用。 我
我想编写自己的内核,但我一直坚持为我的交叉编译器移植 newlib。 newlib 是哪个版本我要下载吗? 系统调用stubs放在哪里?最少的实现就足够了吗?如果我决定稍后编辑系统调用,是否必须重建
我正在使用 this tutorial创建一个交叉编译器。 我跟着 gcc 交叉编译器教程去了 porting newlib .一切正常,直到我尝试通过发布来编译它 make all install
我正在使用 GCC 交叉编译器 (arm-none-eabi-) 开发一个用于 ARM 架构(裸机)的程序。为了保持较小的代码大小,我使用“--specs=nano.specs”链接器标志来链接 ne
我在使用 newlib 的 printf 函数时遇到一个奇怪的问题,它被重定向到 uart 端口。 这个问题可以用一个例子很好地说明。 printf(" hi "); ... ...//some ot
我正在使用 Eclipse 开发裸机应用程序。我链接到 newlib,所以我提供了我自己的 _sbrk() 实现。此功能通常包含在我的项目中,并且一切正常。 现在我尝试将这个函数移动到我在过去几个月开
我正在尝试将 printf 数据发送到我的 uart 设备。我已经适本地编写了 write_r() 函数。 我遇到的问题是, 当我说printf("我叫山姆\n我很好"); 下次我说 printf("
我正在尝试为我的操作系统移植 NewLib(我正在学习本教程:http://wiki.osdev.org/Porting_Newlib),但我有一些问题。 LibGloss 完成并编译后,我究竟什么时
我想使用 newlib 而不是 glibc 来编译小的静态二进制文件。 (我不打算交叉编译,因为二进制文件将被同一台计算机使用。)我相信我需要为此编译一个单独的 gcc 吗? 我编译了gcc: ./c
在尝试构建 newlib 1.20.0 时...我按照这个教程http://wiki.osdev.org/OS_Specific_Toolchain#newlib.2Flibc.2Fsys.2Fmyo
我正在使用 gcc-arm-none-eabi 4.9 2014q4 为 Cortex-M4 编写裸机应用程序。当应用程序加载时,对 _sbrk 的第一次调用似乎无效。 我已经实现了 _sbrk 如下
我正在使用 luaL_newlib(luaState, afbFunction),其中 afbFunction 是静态 luaL_Reg 数组。不幸的是,luaL_Reg 只支持两个字段:name 和
我正在尝试为我的爱好内核构建一个工具链,但在构建 Newlib 时遇到了问题。每当我尝试在 newlib/libc/sys/下的内核目录中运行 autoreconf 时,我都会收到错误消息: conf
这是我的第一篇文章,它涵盖了我已经尝试断断续续工作了大约一年的内容。 从本质上讲,它可以归结为以下内容:我有一份 newlib 的副本,我正试图在 LPC2388(来自 NXP 的 ARM7TDMI)
我正在使用 i686 机器作为构建平台为 ARM 设置交叉编译工具链。 我已经能够使用工具链编译基本的 C 程序并在目标 ARM 设备上运行它,但由于 Newlib 仅构建静态库,文件大小最终太大。
我将 arm-none-eabi 工具链与 newlib 结合使用,以使用 ARM Cortex-M0+(特别是工具链的 MCU-on-eclipse 版本)来定位自定义板。我正在使用 -nostar
我是一名优秀的程序员,十分优秀!