v61.03 鸿蒙内核源码分析(忍者ninja篇) | 都忍者了能不快吗 | 百篇博客分析OpenHarmony源码

原创
07/21 16:48
阅读数 6.5K

司马牛问君子。子曰:“君子不忧不惧。”曰:“不忧不惧,斯谓之君子已乎?”子曰:“内省不疚,夫何忧何惧?” 《论语》:颜渊篇

在这里插入图片描述

百篇博客系列篇.本篇为:

  • [v61.xx 鸿蒙内核源码分析(忍者ninja篇) | 都忍者了能不快吗

编译构建相关篇为:

ninja | 忍者

ninja是一个叫 Evan Martin的谷歌工程师开源的一个自定义的构建系统,最早是用于 chrome的构建,Martin给它取名 ninja(忍者)的原因是因为它strikes quickly(快速出击).这是忍者的特点,可惜Martin不了解中国文化,不然叫小李飞刀更合适些.究竟有多块呢? 用Martin自己的话说是当一个文件被修改后,ninja从发现到编译速度是make的十倍.有没有十倍不是本篇讨论的重点,人家做出来了,就算是牛皮也该人家吹.本篇是要对鸿蒙如何使用ninja做一个比较详细的阐述.

ninja是一个重视速度的构建系统,与其对标的是Make,它们都依赖于文件的时间戳进行检测重编.

  • 它的设计目的是让更高级别的构建系统生成其输入端文件,其并不希望你手动去编.ninja文件,可以生成.ninja的工具有gn,cmake,premake,甚至你自己都可以写个 ninja 生成工具.
  • ninja非常高效,可理解为构建系统中的汇编语言。
  • ninja文件没有分支、循环的流程控制,是被指定了一堆规则的文件,所以要比Makefile简单很多
  • 目前已知的GoogleChromeAndroid的一部分,LLVM, V8, 方舟编译器, 鸿蒙 等大型系统都使用到了ninja构建.

基本概念

概念	中译	解释
edge	边      即build语句,指定目标(输出)、规则与输入,是编译过程拓扑图中的一条边(edge)。
target	目标	编译过程需要产生的目标,由build语句指定。
output	输出	build语句的前半段,是target的另一种称呼。
input	输入	build语句的后半段,用来产生output的文件或目标,另一种称呼是依赖。
rule	规则	通过指定command与一些内置变量,决定如何从输入产生输出。
pool	池      一组rule或edge,通过指定其depth,可以控制并行上限。
scope	作用域	变量的作用范围,有rule与build语句的块级,也有文件级别。rule也有scope。
--------------------------------------------------------------------------------------------
关键字	  作用
build	  定义一个edge。
rule	  定义一个rule。
pool	  定义一个pool。
default	  指定默认的一个或多个target。
include	  添加一个ninja文件到当前scope。
subninja  添加一个ninja文件,其scope与当前文件不同。
phony     一个内置的特殊规则,指定非文件的target。

简单的ninja

首先 ninja 一定是简单的,呆板的.凡是能被工具生成的东西,一定是在不断的重复某种简单,众多的简单按一定的规则有效叠加起来就能解决复杂的问题,请仔细想想是不是这个道理.ninja简单到没什么语法,只是几个概念和规则. 以至于 ninja参考手册gn参考手册 简单的太多.

看个示例:

cflags = -Wall -Werror  #全局变量
rule cc
  command = gcc $cflags -c $in -o $out

build foo.o: cc foo.c

build special.o: cc special.c
  cflags = -Wall #局部变量,范围只在编译special.c上有效

解读

  • cflags:定义一个用户变量,用于给规则传参.
  • rule:定义一个叫cc的规则.
    • command:将生成bash命令,接收外部三个参数
  • 第一个build,将foo.ccc规则编译成foo.o
    • 最终编译选项:gcc -Wall -Werror -c foo.c -o foo.o
  • 第二个build,将special.ccc规则编译成special.o
    • 最终编译选项:gcc -Wall -c foo.c -o foo.o
  • in,outninja的两个内置变量.

phony规则

跟称呼弗拉基米尔·弗拉基米罗维奇·普京普总一样, 有些文件路径会很长,ninja提供取别名的功能,这仅仅是为了方便.

build ability: phony ./libability.so
build ability_notes: phony obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/ability_notes.stamp
build ability_test: phony obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/services/abilitymgr_lite/unittest/ability_test.stamp
build ability_test_pageAbilityTest_group_lv0: phony obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/services/abilitymgr_lite/unittest/test_lv0/page_ability_test/ability_test_pageAbilityTest_group_lv0.stamp

有了上面的铺垫,读懂鸿蒙的ninja部分应该没多大障碍了.

鸿蒙 | ninja

在[v60.xx 鸿蒙内核源码分析(gn应用篇) | gn语法及在鸿蒙的使用 ]篇的末尾已说明通过 gn gen生成了以下文件和目录

turing@ubuntu:/home/openharmony/code-v1.1.1-LTS/out/hispark_aries/ipcamera_hispark_aries$ ls
args.gn  build.ninja  build.ninja.d  NOTICE_FILE  obj  test_info  toolchain.ninja
  • args.gn :一些参数
  • build.ninja : ninja的主文件
  • build.ninja.d :记录生成所有.ninja 所依赖的BUILD.gn文件路劲列表,一个BUILD.gn就生成一个.ninja文件
  • obj :各组件模块构建/编译文件输出地.
  • toolchain :放置ninja规则,将被 subninja 进 build.ninja

build.ninja

build.ninja内容如下:

ninja_required_version = 1.7.2

rule gn
  command = ../../../../tools/gn --root=../../.. -q --dotfile=../../../build/lite/.gn --script-executable=python3 gen .
  description = Regenerating ninja files

build build.ninja: gn
  generator = 1
  depfile = build.ninja.d

subninja toolchain.ninja


build ability: phony ./libability.so
build ability_notes: phony obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/ability_notes.stamp
build ability_test: phony obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/services/abilitymgr_lite/unittest/ability_test.stamp
build ability_test_pageAbilityTest_group_lv0: phony obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/services/abilitymgr_lite/unittest/test_lv0/page_ability_test/ability_test_pageAbilityTest_group_lv0.stamp
#此处省略诸多 phony ..

build all: phony $
    ./libcameraApp.so $
    obj/applications/sample/camera/cameraApp/cameraApp_hap.stamp $
    ./libgallery.so $
    ...

default all

解读

  • 前面部分是定义一个 gn规则,用于干嘛呢? 重新生成一遍 *ninja文件
  • subninja相当于 #include文件
  • default all,指定默认的一个或多个target

toolchain | 定义规则

toolchain.ninja 定义了编译c,c++,汇编器,链接,静态/动态链接库,时间戳,拷贝等规则. 内容如下:

rule cxx
  command = /root/llvm/bin/clang++ ${defines} ${include_dirs} ${cflags_cc} -c ${in} -o ${out}
  description = clang++ ${out}
  depfile = ${out}.d
  deps = gcc
rule alink
  command = /root/llvm/bin/llvm-ar -cr ${out} @"${out}.rsp"
  description = AR ${out}
  rspfile = ${out}.rsp
  rspfile_content = ${in}
rule link
  command = /root/llvm/bin/clang ${ldflags} ${in} ${libs}   -o ${output_dir}/bin/${target_output_name}${output_extension}
  description = LLVM LINK ${output_dir}/bin/${target_output_name}${output_extension}
  rspfile = ${output_dir}/bin/${target_output_name}${output_extension}.rsp
  rspfile_content = ${in}
rule solink
  command = /root/llvm/bin/clang -shared ${ldflags} ${in} ${libs} -o ${output_dir}/${target_output_name}${output_extension}
  description = SOLINK ${output_dir}/${target_output_name}${output_extension}
  rspfile = ${output_dir}/${target_output_name}${output_extension}.rsp
  rspfile_content = ${in}
rule stamp
  command = /usr/bin/touch ${out}
  description = STAMP ${out}
rule asm
  command = /root/llvm/bin/clang ${include_dirs} ${asmflags} -c ${in} -o ${out}
  description = ASM ${out}
  depfile = ${out}.d
  deps = gcc
rule cc
  command = /root/llvm/bin/clang ${defines} ${include_dirs} ${cflags} ${cflags_c} -c ${in} -o ${out}
  description = clang ${out}
rule copy
  command = cp -afd ${in} ${out}
  description = COPY ${in} ${out}
  • 注意这些规则中的描述description字段,其后面的内容会打到控制台上,每一条输出都是一次 build,如图所示,通过这些描述就知道使用了什么规则去构建.

    在这里插入图片描述

组件编译

本篇以编译ability组件为例说明 ninja对组件的编译情况.每个组件都有自己的.ninja,描述组件的编译细节.而整个鸿蒙系统就是由众多的类似.ninja构建编译完成的.

├── foundation
│   ├── aafwk
│   │   └── aafwk_lite
│   │       ├── frameworks
│   │       │   ├── ability_lite
│   │       │   │   └── ability.ninja

ability.ninja内容如下:

defines = -DOHOS_APPEXECFWK_BMS_BUNDLEMANAGER \
          -D_XOPEN_SOURCE=700 -DOHOS_DEBUG \
          -D_FORTIFY_SOURCE=2 \
          -D__LITEOS__ -D__LITEOS_A__
include_dirs = -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/abilitymgr_lite/include \
               -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/want_lite/include \
               -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/interfaces/innerkits/abilitymgr_lite \
               -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/interfaces/kits/want_lite \
               -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/interfaces/kits/ability_lite \
               -I../../../foundation/appexecfwk/appexecfwk_lite/utils/bundle_lite \
               -I../../../foundation/appexecfwk/appexecfwk_lite/interfaces/kits/bundle_lite \
               -I../../../foundation/appexecfwk/appexecfwk_lite/frameworks/bundle_lite/include \
               -I../../../foundation/graphic/ui/frameworks -I../../../foundation/graphic/surface/interfaces/kits \
               -I../../../foundation/distributedschedule/samgr_lite/interfaces/kits/registry \
               -I../../../foundation/distributedschedule/samgr_lite/interfaces/kits/samgr \
               -I../../../foundation/communication/ipc_lite/frameworks/liteipc/include \
               -I../../../kernel/liteos_a/kernel/include \
               -I../../../kernel/liteos_a/kernel/common \
               -I../../../third_party/bounds_checking_function/include \
               -I../../../third_party/freetype/include \
               -I../../../utils/native/lite/kv_store/innerkits \
               -I../../../utils/native/lite/include \
               -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/include \
               -I../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite \
               -I/root/llvm/include/c++/v1 \
               -I../../../prebuilts/lite/sysroot/usr/include/arm-liteos \
               -I../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits/hilog \
               -I../../../base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits \
               -I../../../third_party/bounds_checking_function/include \
               -I../../../third_party/bounds_checking_function/include \
               -I../../../foundation/communication/ipc_lite/interfaces/kits \
               -I../../../utils/native/lite/include
cflags = -Wall -Wno-format -Wno-format-extra-args -fPIC \
          --target=arm-liteos \
          --sysroot=/home/openharmony/prebuilts/lite/sysroot \
          -Oz -flto -mfloat-abi=softfp -mcpu=cortex-a7 -nostdlib -fno-common -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -fsigned-char -mno-unaligned-access -fno-omit-frame-pointer -fstack-protector-all -fPIC
cflags_cc = -Wall -Wno-format -Wno-format-extra-args -fPIC \
            --target=arm-liteos \
            --sysroot=/home/openharmony/prebuilts/lite/sysroot \
            -Oz -flto -mfloat-abi=softfp -mcpu=cortex-a7 -nostdlib -fno-common -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -mno-unaligned-access -fno-omit-frame-pointer -fstack-protector-all -fexceptions -std=c++11 -fPIC
target_output_name = libability

build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_context.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_context.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_env.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_env.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_env_impl.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_env_impl.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_event_handler.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_event_handler.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_loader.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_loader.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_main.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_main.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_scheduler.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_scheduler.cpp
build obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_thread.o: cxx ../../../foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/ability_thread.cpp

build ./libability.so: solink \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_context.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_env.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_env_impl.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_event_handler.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_loader.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_main.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_scheduler.o \
  obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite/src/libability.ability_thread.o \
  ./libabilitymanager.so ./libbundle.so ./libhilog_shared.so ./libliteipc_adapter.so \
  ./libsec_shared.so ./libutils_kv_store.so || obj/utils/native/lite/kv_store/kv_store.stamp
  ldflags = -lstdc++ \
  --target=arm-liteos \
  --sysroot=/home/openharmony/prebuilts/lite/sysroot \
  -L/root/llvm/lib/arm-liteos/c++ \
  -L/home/openharmony/prebuilts/lite/sysroot/usr/lib/arm-liteos \
  -L/root/llvm/lib/clang/9.0.0/lib/arm-liteos \
  -lclang_rt.builtins -lc -lc++ -lc++abi \
  --sysroot=/home/openharmony/prebuilts/lite/sysroot \
  -mcpu=cortex-a7 -lc \
  -L/home/openharmony/out/hispark_aries/ipcamera_hispark_aries \
  -Wl,-rpath-link=/home/openharmony/out/hispark_aries/ipcamera_hispark_aries -Wl,-z,now -Wl,-z,relro -Wl,-z,noexecstack
  libs =
  frameworks =
  output_extension = .so
  output_dir = .

解读

  • defines,include_dirs,cflags_cc都是用户自定义变量,为了给 rule cxx准备参数,对.cpp的编译使用了这个规则
    rule cxx
      command = /root/llvm/bin/clang++ ${defines} ${include_dirs} ${cflags_cc} -c ${in} -o ${out}
      description = clang++ ${out}
      depfile = ${out}.d
      deps = gcc
    
  • in,out是两个内置变量,无须定义,值由build提供,如此就编译成了一个个的 .o文件.
  • 在最后在当前目录下使用了solink规则,生成一个动态链接库libability.so.
    rule solink
      command = /root/llvm/bin/clang -shared ${ldflags} ${in} ${libs} -o ${output_dir}/${target_output_name}${output_extension}
      description = SOLINK ${output_dir}/${target_output_name}${output_extension}
      rspfile = ${output_dir}/${target_output_name}${output_extension}.rsp
      rspfile_content = ${in}
    

ability | 最终生成文件

turing@ubuntu:/home/openharmony/code-v1.1.1-LTS/out/hispark_aries/ipcamera_hispark_aries/obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite$ tree
.
├── aafwk_abilitykit_lite.stamp
├── ability.ninja
├── ability_notes.stamp
└── src
    ├── libability.ability_context.o
    ├── libability.ability_env_impl.o
    ├── libability.ability_env.o
    ├── libability.ability_event_handler.o
    ├── libability.ability_loader.o
    ├── libability.ability_main.o
    ├── libability.ability.o
    ├── libability.ability_scheduler.o
    └── libability.ability_thread.o

1 directory, 12 files
turing@ubuntu:/home/openharmony/code-v1.1.1-LTS/out/hispark_aries/ipcamera_hispark_aries/obj/foundation/aafwk/aafwk_lite/frameworks/ability_lite$ stat ability_notes.stamp 
  File: ability_notes.stamp
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: 805h/2053d	Inode: 1217028     Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/  turing)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-07-21 00:38:52.237373740 -0700
Modify: 2021-07-21 00:34:30.207312566 -0700
Change: 2021-07-21 00:34:30.207312566 -0700

百篇博客分析.深挖内核地基

  • 给鸿蒙内核源码加注释过程中,整理出以下文章。内容立足源码,常以生活场景打比方尽可能多的将内核知识点置入某种场景,具有画面感,容易理解记忆。说别人能听得懂的话很重要! 百篇博客绝不是百度教条式的在说一堆诘屈聱牙的概念,那没什么意思。更希望让内核变得栩栩如生,倍感亲切.确实有难度,自不量力,但已经出发,回头已是不可能的了。 😛
  • 与代码有bug需不断debug一样,文章和注解内容会存在不少错漏之处,请多包涵,但会反复修正,持续更新,v**.xx 代表文章序号和修改的次数,精雕细琢,言简意赅,力求打造精品内容。

按功能模块:

基础工具 加载运行 进程管理 编译构建
双向链表 位图管理 用栈方式 定时器 原子操作 时间管理 ELF格式 ELF解析 静态链接 重定位 进程映像 进程管理 进程概念 Fork 特殊进程 进程回收 信号生产 信号消费 Shell编辑 Shell解析 编译环境 编译过程 环境脚本 构建工具 gn应用 忍者ninja
进程通讯 内存管理 前因后果 任务管理
自旋锁 互斥锁 进程通讯 信号量 事件控制 消息队列 内存分配 内存管理 内存汇编 内存映射 内存规则 物理内存 总目录 调度故事 内存主奴 源码注释 源码结构 静态站点 时钟任务 任务调度 任务管理 调度队列 调度机制 线程概念 并发并行 CPU 系统调用 任务切换
文件系统 硬件架构
文件概念 文件系统 索引节点 挂载目录 根文件系统 字符设备 VFS 文件句柄 管道文件 汇编基础 汇编传参 工作模式 寄存器 异常接管 汇编汇总 中断切换 中断概念 中断管理

百万汉字注解.精读内核源码

WeHarmony/kernel_liteos_a_note

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