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LiteOS-M內核LibC實現有2種，可以根據需求進行二選一，分別是musl libC和newlibc。本文先學習下Musl LibC的實現代碼。文中所涉及的源碼，均可以在開源站點https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m 獲取。LiteOS-M內核提供了和內核相關的文件系統、內存申請釋放接口，其他接口可以直接使用Musl提供的。我們分別來看下內核提供的接口部分。

1、Musl LibC文件系統

在使用Musl LibC并且使能支持POSIX FS API時，可以使用文件kal\libc\musl\fs.c中定義的文件系統操作接口。這些是標準的POSIX接口，如果想了解其用法，可以參考Section 2: system calls。可以在網頁上搜索，也可以直接把上述網址和函數名稱進行拼接，如對于mount()函數，可以直接訪問https://linux.die.net/man/2/mount。opendir等部分函數需要在Section 3: library functions網頁上查看。下文快速記錄下各個函數的使用方法。

1.1 函數mount

函數mount會掛載source參數(通常是設備名稱，也可以是目錄)指定的文件系統到target參數指定的目錄。文件系統類型LiteOS-M內核支持"fat"和"littlefs"兩種類型。"littlefs"文件系統不需要掛載選項參數mountflags。對于fat文件類型，掛載選項參數定義在文件third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\sys\mount.h中，如MS_RDONLY、MS_NOSUID、MS_REMOUNT等等。參數data由文件系統進行解析，fat文件類型不需要該參數;"littlefs"文件系統需要傳入的data參數應該為 (struct lfs_config*)指針類型。

該函數會調用components\fs\vfs\los_fs.c中的函數LOS_FsMount，后文會專門講解FS VFS。

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); 
} 

1.2 函數umount和umount2

函數umount, umount2用于unmount卸載文件系統。參數target指定要卸載的文件系統。函數umount2除了卸載，還可以指定flag參數來控制卸載行為。支持的參數定義在third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\sys\mount.h，如MNT_FORCE、MNT_DETACH、MNT_EXPIRE和UMOUNT_NOFOLLOW。

int umount(const char *target) 
{ 
    return LOS_FsUmount(target); 
} 
 
int umount2(const char *target, int flag) 
{ 
    return LOS_FsUmount2(target, flag); 
} 

1.3 函數open、close和unlink

函數open用于打開一個文件或設備，可能會先創建文件或設備。參數path指定文件或設備的路徑，參數oflag需要使用下面的訪問模式O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR中的一個，這幾個定義在文件third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\fcntl.h。third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\bits\fcntl.h。另外，還有些其他文件創建標簽或文件狀態標簽可以通過邏輯與進行指定。文件創建標簽有O_CLOEXEC, O_CREAT, O_DIRECTORY, O_EXCL, O_NOCTTY, O_NOFOLLOW, O_TRUNC和O_TTY_INIT。其余的為文件狀態標簽，這些標簽定義文件中third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\bits\fcntl.h中。可以訪問https://linux.die.net/man/2/open了解這些標簽的詳細用法。

函數open返回值為文件描述符file descriptor，會被其他函數如read, write, lseek, fcntl等使用。函數close用于關閉一個文件描述符，使fd不再引用任何文件，可被再次重用。函數unlink用于刪除path路徑指定的文件。

int open(const char *path, int oflag, ...) 
{ 
    va_list vaList; 
    va_start(vaList, oflag); 
    int ret; 
    ret = LOS_Open(path, oflag, vaList); 
    va_end(vaList); 
    return ret; 
} 
 
int close(int fd) 
{ 
    return LOS_Close(fd); 
} 
 
int unlink(const char *path) 
{ 
    return LOS_Unlink(path); 
} 

1.4 函數read和write

函數read嘗試從fd中讀取nbyte字節的數據到buf開始的緩存里，讀取成功時返回讀取的字節數目。函數write把buf處開始的nbyte字節數據寫入fd引用的文件里，寫入成功時返回實際寫入的字節數目。

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); 
} 

1.5 函數lseek

函數lseek用于重新定位文件讀寫的偏移位置。參數whence取值為SEEK_SET、SEEK_CUR或SEEK_END，定義在文件third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\fcntl.h。

• SEEK_SET

偏移設置在offset字節處。

• SEEK_CUR

偏移設置在當前位置加上offset字節處。

• SEEK_END

偏移設置在文件大小加上offset字節處。

函數執行成功時，返回值為從文件開頭的偏移字節數值。

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence) 
{ 
    return LOS_Lseek(fd, offset, whence); 
}} 

1.6 函數fstat、stat和statfs

函數fstat和stat用于獲取文件的狀態state，參數參數分別是文件描述符和文件路徑。參數中的struct stat結構體定義在文件third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\bits\stat.h中。

函數statfs返回文件系統統計statistics數據，結構體struct statfs定義在文件third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\bits\statfs.h中。

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 statfs(const char *path, struct statfs *buf) 
{ 
    return LOS_Statfs(path, buf); 
} 

1.7 函數mkdir、opendir、readir、closedir和rmdrir

函數mkdir用于創建一個目錄，目錄名稱由參數path指定。參數mode指定目錄權限。創建成功返回0，否則返回-1。

函數opendir用于打開一個目錄流a directory stream，目錄名稱由參數dirName指定，返回一個執行目錄劉的指針。發生錯誤時，返回NULL，并設置errno。返回值類型DIR是struct __dirstream的別名，定義在文件中third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\dirent.h。可以訪問https://linux.die.net/man/3/opendir了解更多關于該函數的信息。

函數readdir用于讀取一個目錄，返回一個struct dirent結構體指針，代表目錄流DIR *dir中的下一個目錄條目directory entry。到達目錄流尾部或錯誤時，返回NULL。結構體定義在文件third_party\musl\porting\liteos_m\kernel\include\bits\dirent.h中。 可以訪問https://linux.die.net/man/3/readdir了解更多關于該函數的信息。

函數closedir用于關閉一個目錄。函數rmdir用于刪除一個目錄，只有空目錄才會被刪除。

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); 
} 

1.8 函數fsync

函數mkdir用于同步內存中所有已修改的文件數據到儲存設備。可以訪問https://linux.die.net/man/3/fsync了解更多關于該函數的信息。

int fsync(int fd) 
{ 
    return LOS_Fsync(fd); 
} 

1.9 函數rename

函數rename用于重命名一個文件。可以訪問https://linux.die.net/man/3/rename了解更多關于該函數的信息。

int rename(const char *oldName, const char *newName) 
{ 
    return LOS_Rename(oldName, newName); 
}  

1.10 函數ftruncate

函數ftruncate用于截斷一個文件到指定的長度。可以訪問https://linux.die.net/man/3/ftruncate了解更多關于該函數的信息。

int ftruncate(int fd, off_t length) 
{ 
    return LOS_Ftruncate(fd, length); 
} 

2、Musl LibC內存分配釋放

LiteOS-M內核提供了內存分配釋放函數。這些是標準的POSIX接口，如果想了解其用法，可以參考Section 3: library functions。可以在網頁上搜索，也可以直接把上述網址和函數名稱進行拼接，如對于malloc()函數，可以直接訪問https://linux.die.net/man/3/malloc。opendir等部分函數需要在網頁上查看。下文快速記錄下各個函數的使用方法。

1.1 函數malloc、free和memalign

函數malloc和free分別調用內核內存模塊的接口來實現內存申請和釋放。函數memalign可以以指定的內存對齊大小來申請內存。

void free(void *ptr) 
{ 
    if (ptr == NULL) { 
        return; 
    } 
 
    LOS_MemFree(OS_SYS_MEM_ADDR, ptr); 
} 
 
void *malloc(size_t size) 
{ 
    if (size == 0) { 
        return NULL; 
    } 
 
    return LOS_MemAlloc(OS_SYS_MEM_ADDR, size); 
} 
void *memalign(size_t boundary, size_t size) 
{ 
    if (size == 0) { 
        return NULL; 
    } 
 
    return LOS_MemAllocAlign(OS_SYS_MEM_ADDR, size, boundary); 
} 

1.2 函數malloc、free和memalign

函數calloc在內存的動態存儲區中分配nitems個長度為size的連續空間，函數返回一個指向分配起始地址的指針;如果分配不成功，返回NULL。

函數zalloc和malloc的區別是，申請成功后，對申請的內存區域置0。函數realloc用于重新申請一塊內存區域。

void *calloc(size_t nitems, size_t size) 
{ 
    size_t real_size; 
    void *ptr = NULL; 
 
    if (nitems == 0 || size == 0) { 
        return NULL; 
    } 
 
    real_size = (size_t)(nitems * size); 
    ptr = LOS_MemAlloc(OS_SYS_MEM_ADDR, real_size); 
    if (ptr != NULL) { 
        (void)memset_s(ptr, real_size, 0, real_size); 
    } 
    return ptr; 
} 
void *zalloc(size_t size) 
{ 
    void *ptr = NULL; 
 
    if (size == 0) { 
        return NULL; 
    } 
 
    ptr = LOS_MemAlloc(OS_SYS_MEM_ADDR, size); 
    if (ptr != NULL) { 
        (void)memset_s(ptr, size, 0, size); 
    } 
    return ptr; 
} 
 
void *realloc(void *ptr, size_t size) 
{ 
    if (ptr == NULL) { 
        return malloc(size); 
    } 
 
    if (size == 0) { 
        free(ptr); 
        return NULL; 
    } 
 
    return LOS_MemRealloc(OS_SYS_MEM_ADDR, ptr, size); 
} 

小結

本文學習了LiteOS-M內核Musl LibC的實現，特別是文件系統和內存分配釋放部分。

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