鸿蒙轻内核M核源码分析系列二十 Newlib C 原创 精华
鸿蒙轻内核M核源码分析系列二十 Newlib C
【本文正在参与优质创作者激励】
LiteOS-M内核LibC实现有2种,可以根据需求进行二选一,分别是musl libC和newlibc。本文先学习下Newlib C的实现代码。文中所涉及的源码,均可以在开源站点https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m 获取。
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。
1、Newlib C文件系统
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。
1.1 函数mount、umount和umount2
这些函数的用法,函数实现和musl c部分一致。
1.2 文件操作接口
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。
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。
2、Newlib C内存分配释放
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:
-
实现 _sbrk_r 函数。这种方法中,内存分配函数使用newlib中的。
-
实现 _malloc_r, _realloc_r, _free_r, _memalign_r, _malloc_usable_size_r等。这种方法中,内存分配函数可以使用内核的。
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。
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:
3、Newlib钩子函数介绍
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。
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:
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:
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。
小结
本文学习了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。时间仓促和能力关系,如有失误,欢迎指正。感谢阅读,如有任何问题、建议,都可以博客下留言给我,谢谢。
参考资料
【本文正在参与优质创作者激励】
零点发帖辛苦啦