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RT-Smart elf 动态加载技术：开启 ldso 动态加载

发布于 2023-12-18 20:40:47 浏览：941 订阅该版

[tocm]

## 前言

- RT-Smart，类似于Linux，可以动态的加载运行 应用程序 elf 文件

- 应用程序 elf 文件，有的是静态链接编译的，有的是动态链接编译的，动态链接编译的，还需要加载 动态共享库 (.so)

- 本篇讲解一下 RT-Smart 上 elf 动态加载功能的实现，顺便讲一下动态加载的原理

## 环境搭建

- RT-Thread 版本： 当前 最新 master 主线版本

- BSP : `bsp/qemu-virt64-aarch64`

- 开启 RT-Smart

- dfs ： V2 版本，开启 pagecache

- 开启 ldso 动态加载

- 使用开启了 ldso 功能的 musl gcc 交叉编译工具链编译内核与应用程序

## 开启 RT-Smart

- `bsp/qemu-virt64-aarch64` 支持 RT-Smart，Linux 环境下可以直接通过 `scons --menuconfig` 开启

![2023-12-18_195045.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/413bd1f5a1008edce59461812f6b60ca.png)

## 开启 dfs v2 版本

- 当前 RT-Thread dfs 有两个版本，默认是 v1,这里需要开启 v2，支持 pagecache 功能、文件 mmap 功能

![2023-12-18_195411.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/abc0757ce31c384a67f18f5b7e08c907.png)

![2023-12-18_195423.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/39d90e4bf0dd97f9ba8db98c8020c921.png)

## 开启 ldso 动态加载功能

- ldso 功能默认如果没有开启，就手动开启一下

![2023-12-18_195549.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/efa0785b7c68ebf51368a52aa4863e08.png)

![2023-12-18_195558.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/83f4a4b25acfab093c1d40bf9e757532.png)

## 下载开启了 musl gcc 的 aarch64 平台交叉编译工具链

- 由于 `bsp/qemu-virt64-aarch64` 属于 ARM 64位平台（aarch64），因此需要 使用 aarch64 平台的 musl gcc 交叉编译工具链

- 由于早期的 musl gcc 交叉编译工具链 可能没有开启 ldso 动态加载功能，所以需要下载 RT-Thread 官方最新的 musl gcc aarch64 平台 交叉编译工具链

- Linux 开发平台 musl gcc 下载地址 [https://download.rt-thread.org/download/rt-smart/toolchains/aarch64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu_latest.tar.bz2](https://download.rt-thread.org/download/rt-smart/toolchains/aarch64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu_latest.tar.bz2)

- Windows 开发平台 musl gcc 下载地址 [ https://download.rt-thread.org/download/rt-smart/toolchains/aarch64-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32_latest.zip
]( https://download.rt-thread.org/download/rt-smart/toolchains/aarch64-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32_latest.zip
)

- 配置 musl gcc 交叉编译工具链的环境变量

- Linux 开发环境下：

```c
#!/bin/bash

# aarch64 musl gcc
export RTT_CC=gcc
export RTT_EXEC_PATH=/home/zhangsz/smart/tools/gnu_gcc/aarch64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin
export RTT_CC_PREFIX=aarch64-linux-musleabi-

export PATH=$PATH:$RTT_EXEC_PATH
```

- Windows 开发环境下

```c
@set RTT_CC=gcc
@set RTT_EXEC_PATH=%cd%\tools\gnu_gcc\aarch64-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32\bin
@set RTT_CC_PREFIX=aarch64-linux-musleabi-
@set PATH=%RTT_EXEC_PATH%;%ENV_ROOT%\tools\gnu_gcc\arm_gcc\mingw\bin;%PATH%
```

## 编译与运行 `bsp/qemu-virt64-aarch64`

- 进入 `bsp/qemu-virt64-aarch64`，然后运行 `scons -j8` 即可编译

- 运行方法： 运行 `qemu.sh` 即可运行

- 运行信息

![2023-12-18_200603.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/7dcd1c92293572350dfd16c4928ce0e5.png)

## 编写应用程序

- RT-Smart 应用 app 可以独立编译，当前测试程序文件列表如下

![2023-12-18_202420.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/cfb63f3b7facc8bbb84221daf9aecfc4.png)

- `env_aarch64.sh` 设置 musl gcc 环境变量 `source env_aarch64.sh`

```c
#!/bin/bash

# aarch64 musl gcc
export RTT_CC=gcc
export RTT_EXEC_PATH=/home/zhangsz/smart/tools/gnu_gcc/aarch64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin
export RTT_CC_PREFIX=aarch64-linux-musleabi-

export PATH=$PATH:$RTT_EXEC_PATH
```

- Makefile 文件： 用于 make 编译，当然可以使用 `scons` 编译，不过需要编译脚本

```c
all:
	aarch64-linux-musleabi-gcc -shared -fPIC -o libt0.so libt0.c  -L./ -I./
	aarch64-linux-musleabi-gcc -fPIC -o t0_s.elf t0.c -L./ -I./ -lt0

clean:
	rm -rf ./*.so
	rm -rf ./*.elf
	rm -rf ./*.o
```

- libt0.c ：生成  `libt0.so`

```c
#include "libt0.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

static dl_t0_t t0 =
{
    .cmd = 0xAABBCCDD,
    .data = 0x8999EEFF,
};

int t0_data_get(dl_t0_t *p)
{
    if (p)
    {
        memcpy(p, &t0, sizeof(t0));
        return 0;
    }
    else
    {
        printf("%s : param is null!\n", __func__);
        return -1;
    }
}

int t0_data_set(dl_t0_t *p)
{
    if (p)
    {
        memset(&t0, 0, sizeof(t0));
        t0.cmd = p->cmd;
        t0.data = p->data;
        return 0;
    }
    else
    {
        printf("%s : param is null!\n", __func__);
        return -1;
    }
}
```

- libt0.h ： libt0.so 的头文件

```c
#ifndef __LIBT0_H__
#define __LIBT0_H__

#include <stdint.h>

struct dl_t0_s
{
    uint32_t cmd;
    uint32_t data;
};
typedef struct dl_t0_s dl_t0_t;

/* export api */
int t0_data_get(dl_t0_t *p);
int t0_data_set(dl_t0_t *p);

#endif //__LIBT0_H__
```

- t0.c 测试文件： 生成动态编译链接的应用程序

```c
#include "libt0.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <dlfcn.h>
#include <errno.h>

static int dl_test(void)
{
    int ret = 0;
    dl_t0_t ts1 = { 0 };

ret = t0_data_get(&ts1);
    if (ret)
    {
        printf("%s : t0_data_get error\n", __func__);
        return ret;
    }

printf("%s : ------------get-----------\r\n", __func__);
    printf("%s : [get] ts.cmd = 0x%x\r\n", __func__, ts1.cmd);
    printf("%s : [get] ts.data = 0x%x\r\n", __func__, ts1.data);

return 0;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int ret = 0;
    printf("%s : test start\r\n", __func__);

ret = dl_test();
    if (ret)
    {
        printf("%s : --- dl test1 error ----\r\n", __func__);
    }
    else
    {
        printf("%s : --- dl test1 OK ----\r\n", __func__);
    }

return 0;
}
```

- `source env_aarch64.sh` 设置 musl gcc 交叉编译工具链环境变量

- `make` 编译，生成 `libt0.so` 与 `t0_s.elf`

## 复制文件

- 首先使用 `mkdir rootfs` 创建 sd.bin 镜像的挂载目录

- `sudo mount sd.bin rootfs` ，把 sd.bin 挂载到 rootfs 目录下，当前默认是 elf fat 文件系统

- `sudo mkdir rootfs/lib`， 创建 lib 目录

- 复制 app 与 so 文件

```c
sudo cp /home/zhangsz/smart/apps/libt0.so rootfs/lib/
sudo cp /home/zhangsz/smart/apps/t0_s.elf rootfs/
```

- 复制 libc.so 到 rootfs，注意这个 libc.so 来自 musl gcc 交叉编译工具链

`sudo cp /home/zhangsz/smart/gnu_tools/aarch64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/aarch64-linux-musleabi/lib/libc.so rootfs/lib/`

- 【注意事项】：musl 动态加载时，aarch64 平台默认加载 `/lib/ld-musl-aarch64.so.1`，这个 `/lib/ld-musl-aarch64.so.1` 是 `libc.so` 的文件软链接（符号），由于 elm fat 文件系统不支持符号链接，所以可以直接把 `libc.so` 复制为 `/lib/ld-musl-aarch64.so.1`

`sudo cp rootfs/libc.so  rootfs/ld-musl-aarch64.so.1` ： 动态加载器（libc.so）

`sudo umount rootfs` 退出镜像文件挂载

## 运行动态加载

- 再次执行 `qemu.sh`

- 运行 `t0_s.elf`，查看运行信息

![2023-12-18_203637.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/b3301633f2cd328b5daff2f85ad60542.png)

- 说明 RT-Smart ldso elf 文件动态加载正常运行

## 报错信息与处理方法

- 如果没有 `/lib/ld-musl-aarch64.so.1`，复制 `libc.so` ->  `/lib/ld-musl-aarch64.so.1`

![2023-12-18_203757.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/906317ce84c1654e2a4c63d3d7648181.png)

- 如果提示缺少库，需要把 缺少的库，放在 /lib 目录下

![2023-12-18_203842.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231218/5e191d0458b21cbe996d64c26fab54c5.png)