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uCLinux LINUX区别

2010-06-18 15:48:00.0 linux 编译器 存储 makefile buffer table  
导读:对uCLinux来说,其设计针对没有MMU的处理器,不能使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux仍然采用存储器的分页管理,系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理,所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。uCLinux系统对于内存的访问是直接的,所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护,各个进程实际上共享一个运行空间...。。。

uCLinux来说,其设计针对没有MMU的处理器,不能使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux仍然采用存储器的分页管理,系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理,所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。uCLinux系统对于内存的访问是直接的,所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护,各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前,系统必须为进程分配足够的连续地址空间,然后全部载入主存储器的连续空间中。

 

 

没有内存保护(Memory Protection)的操作会导致这样的结果:即使由无特权的进程来调用一个无效指针,也会触发一个地址错误,并潜在地引起程序崩溃,甚至导致系统的挂起。显然,在这样的系统上运行的代码必须仔细编程,并深入测试来确保健壮性和安全。

 

 

由内核所加载的进程必须能够独立运行,与它们在内存中的位置无关。实现这一目标的第一种办法是一旦程序被加载到RAM中,那么程序的基准地址就“固定”下来;另一种办法是产生只使用相对寻址的代码(称为“位置无关代码”,Position Independent Code,简称PIC)。uClinux对这两种模式都支持。

 

ELF可以生成一种特殊的代码——与位置无关的代码(position-independent code,PIC)。用户对gcc使用-fPIC指示GNU编译系统生成PIC代码。它是实现共享库或共享可执行代码的基础.这种代码的特殊性在于它可以加载到内存地址空间的任何地址执行.这也是加载器可以很方便的在进程中动态链接共享库。
   

PIC的实现运用了一个事实,就是代码段中任何指令和数据段中的任何变量之间的距离都是一个与代码段和数据段的绝对存储器位置无关的常量。因此,编译器在数据段开始的地方创建了一个表.叫做全局偏移量表(global offset table.GOT)。GOT包含每个被这个目标模块引用的全局数据目标的表目。编译器还为GOT中每个表目生成一个重定位记录。在加载时,动态链接器会重定位GOT中的每个表目,使得它包含正确的绝对地址。PIC代码在代码中实现通过GOT间接的引用每个全局变量,这样,代码中本来简单的数据引用就变得复杂,必须加入得到GOT适当表目内容的指令。对只读数据的引用也根据同样的道理,所以,加上 IC编译成的代码比一般的代码开销大。

 

经常动态的内存分配会造成内存碎片,并可能耗尽系统的资源。对于使用了动态内存分配的那些应用程序来说,增强健壮性的一种办法是用预分配缓冲区池(Preallocated buffer pool)的办法来取代malloc()调用。由于uclinux中不使用虚拟内存,进出内存的页面交换也没有实现,因为不能保证页面会被加载到RAM中的同样位置。

 

uClinux目标板处理器缺乏内存管理的硬件单元,使得Linux的系统接口需要作些改变。有可能最大的不同就是没有fork()brk()系统调用。 调用fork()将复制出进程来创建一个子进程。在Linux下,fork()是使用copy-on-write页面来实现的。由于没有MMUuclinux不能完整、可靠地复制一个进程,也没有对copy-on-write的存取。为了弥补这一缺陷,uClinux实现了vfork(),当父进程调用vfork()来创建子进程时,两个进程共享它们的全部内存空间,包括堆栈。子进程要么代替父进程执行(此时父进程已经sleep)直到子进程调用exitI()退出,要么调用exec()执行一个新的进程,这个时候将产生可执行文件的加载。即使这个进程只是父进程的拷贝,这个过程也不能避免。当子进程执行exit()exec()后,子进程使用wakeup把父进程唤醒,父进程继续往下执行。

 

uClinux 既没有自动生长的堆栈,也没有brk()函数,这样,用户空间的程序必须使用mmap() 命令来分配内存。为了方便,在uclinuxC语言库中所实现的malloc()实质上就是一个mmap()。在编译时,可以指定程序的堆栈大小。

 


 

总结:在应用程序移植到uClinux,以及自己写代码的过程中,我们将始终围绕这几个特性来做:

1,    configure时,如果可能则需要在configure时,选上—disable-shared—enable-static.

2,    将源代码中所有出现的fork()改成vfork();

3,    Makefile中的交叉编译器和编译选项,链接选项里加上-Wl,-elf2flt。尽管这只是一个链接选项,但我还是小心地在LDFLAGSCFLAGS,甚至在CC中指定了该选项。

    改选项是将ELF格式转换成uClinux所能识别的FLAT格式。在做这个转换过程,我们是不能对ELF文件使用strip去除一些信息,更有甚者不能使用-O2 选项来优化代码。因为去掉的某些信息可能导致最终生成的FLAT格式文件运行出现问题。

(编辑: liukun321)

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