低固存嵌入式系統(tǒng)的uClinux小型化方法

　　系統(tǒng)調(diào)用約有177個，包括關(guān)于進(jìn)程的調(diào)用函數(shù)、文件的調(diào)用函數(shù)，以及其它相關(guān)的調(diào)用，其中文件系統(tǒng)的調(diào)用占了71個。由于沒有根系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用中涉及到從根文件系統(tǒng)上或掛接在它某個文件節(jié)點(diǎn)上的其它文件系統(tǒng)上，裝載、執(zhí)行可執(zhí)行文件的系統(tǒng)調(diào)用都是沒必要的，所以必須做相應(yīng)的更改。典型的是系統(tǒng)調(diào)用execve()，其執(zhí)行流程主干線如圖2所示。

　　exeeve()

　　↓

　　do_exeeve()

　　↓

　　open_execve()

　　↓

　　prepare_binpma()

　　↓

　　search_binary_hanlder()

　　圖2 execve()執(zhí)行流程

　　do_execve()是execve()的核心，它調(diào)用open_exec()尋找可執(zhí)行文件并打開，函數(shù)open_exec()返回一個file結(jié)構(gòu)指針，代表著讀入可執(zhí)行文件的上下文，將其保存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)bprm中。然后調(diào)用prepare_binprm()完成對bprm的進(jìn)一步工作，包括從可執(zhí)行文件頭讀取相關(guān)信息，以及拷貝運(yùn)行環(huán)境參數(shù)等到bprm 中。內(nèi)核中有一個叫formats的隊(duì)列，隊(duì)列中的每個成員只認(rèn)識并且處理一種特定格式的可執(zhí)行文件的運(yùn)行。search_binary_handler()就是在formats的隊(duì)列中，尋找跟bprm中信息相符的一個成員，并由此成員來完成可執(zhí)行文件的裝載并初始化運(yùn)行。由于不存在從文件系統(tǒng)加載可執(zhí)行文件，所以bpma數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，及涉及prepare_binprm()，search_binary_hanlder()等相關(guān)操作都是可以刪除的。

　　再者，由于沒有可供mount的文件節(jié)點(diǎn)，所以有關(guān)掛接的系統(tǒng)調(diào)用也必須做出調(diào)整。比如：mount()是用于文件系統(tǒng)掛接的系統(tǒng)調(diào)用，完全可以刪去;內(nèi)核函數(shù)mount_root()在初始化時用于安裝根文件系統(tǒng)，也是可以刪去的;vfsmount()是內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于描述掛載節(jié)點(diǎn)的信息，包括掛載點(diǎn)的根目錄，被掛載系統(tǒng)的級塊指針等信息。vfsmount()完全是跟掛載有關(guān)的，可以將它刪除，同時內(nèi)核中有好多涉及操作此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的函數(shù)也必須做出更改。比如alloc_vfsmnt()和free_vfsmnt()是分配和釋放vfsmount結(jié)構(gòu)，完全可以刪去，但有些內(nèi)核函數(shù)只有一部分涉及到對vfsrmnt結(jié)構(gòu)的操作，所以不能全部刪除，必須對相應(yīng)部分做出修改。

　　1.2.2 對內(nèi)核啟動初始化的影響

　　由于init()進(jìn)程不能從根文件系統(tǒng)加載，所以凡是涉及根文件系統(tǒng)初始化函數(shù)的都必須刪除，以支持內(nèi)核與應(yīng)用程序一體化。初始化進(jìn)程init代碼如下：

　　static int init(void *unused)

　　{……

　　if(open(/dev/console,O_RDWR,0) 0)

　　……

　　if(execute_command)

　　execve(execute_command,argv_init,envp_init);

　　execve(/sbin/init,argv_init;envp_init);

　　……

　　panic(No init found.Try passing init= option to kernel);

　　}

　　init()完成系統(tǒng)的初始化，包括外部設(shè)備的初始化，釋放init()前初始化后代碼占用的內(nèi)存，以及控制臺的初始化，最后從根文件系統(tǒng)加載整個系統(tǒng)的第一個進(jìn)程init，它是所有進(jìn)程的“鼻祖”。由于根文件的刪除，所以可以刪除控制臺以及調(diào)用init進(jìn)程。

　　1.2.3 對ReFS和外部設(shè)備的影響

　　ReFS可以像mount_root()那樣直接把ReFS當(dāng)成根文件系統(tǒng)來裝，但它并不像根文件系統(tǒng)那樣有bash，gretty等應(yīng)用程序，也不具備掛載其它系統(tǒng)的能力，所以不是真正的根文件系統(tǒng)。內(nèi)核中有幾個根文件系統(tǒng)和外設(shè)相關(guān)的重要內(nèi)核級全局變量：file_system_type，btkdevs[MAX_BLKDEV]，chrdevs[MAX_CHRDEV]，super_block。

　　file_system_type是一個描述系統(tǒng)中所有支持的文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。VFS在內(nèi)存中維護(hù)這樣一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的列表，全局指針變量為file_systems。新文件系統(tǒng)必須通過register_filesystem()來注冊以讓系統(tǒng)識別，即是在鏈表file_systems結(jié)尾插人一個file_systm_type數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。blkdevs[MAX_BLKDEV]和chrdevs[MAX_CHRDEV]分別為塊設(shè)備和字符設(shè)備的注冊數(shù)組，包含主設(shè)備號和次設(shè)備號，以及有關(guān)設(shè)備操作的跳轉(zhuǎn)指針。塊設(shè)備和字符設(shè)備分別通過register_blkdev()和register_chrdev()向系統(tǒng)注冊設(shè)備。super_block是超級塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放著整個文件系統(tǒng)的信息和超級塊操作的函數(shù)。在通用內(nèi)核中根文件系統(tǒng)的安裝的順序是：從file_systems處取得根文件系統(tǒng)的read_super()，read_super()指向具體的驅(qū)動程序讀操作，通過讀取得超級塊，然后在內(nèi)存中創(chuàng)建inode，file，dentry等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于文件的讀寫操作。

　　在這里，同樣可以用與根文件系統(tǒng)相同的裝載方法來初始化ReFS，但是比前者簡單多，因?yàn)楹笳卟簧婕鞍惭b掛載點(diǎn)及與此相關(guān)的操作。對于外設(shè)，內(nèi)核一般是通過根文件系統(tǒng)搜索到設(shè)備文件，再來訪問外設(shè)，當(dāng)中要涉及到搜索路徑和掛接點(diǎn)到外設(shè)翻譯的問題，而在這里外設(shè)是獨(dú)立的，不依賴于根系統(tǒng)，所以實(shí)現(xiàn)起來更簡單，可以直接依據(jù)內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)blkdevs[]和chrdevs[]提供的操作函數(shù)表指針，來操作具體的驅(qū)動程序操作外設(shè)。