rtems的标准输入输出

源起

rtems自带了一些示例程序，在testsuites/samples/hello/init.c 中，是一个非常简单的示例，相当于C里面的hello world了，要实现的功能只是打印出来一句问候

rtems_task Init(
  rtems_task_argument ignored
)
{
  rtems_test_begin();
  printf( "Hello World\n" );
  rtems_test_end();
  exit( 0 );
}

对于PC来说，这句一般来说是显示到屏幕上面了，那么对于一块嵌入式板子呢？

问候的话去哪了

对于C程序来说，有三个标准的输入输出，分别是stdin stdout stderr，对于printf来说，它的输出应该是去stdout了

newlib/libc/stdio/printf.c

int _DEFUN(printf, (fmt), const char *__restrict fmt _DOTS)
{
  int ret;
  va_list ap;
  struct _reent *ptr = _REENT;

那么stdout是如何定义呢?

stdout的定义

rtems使用的是newlib这个C库，在这里可以找到如下定义

newlib/libc/include/stdio.h

#define stdout (_REENT->_stdout)

那么_REENT的定义呢？

newlib/libc/include/sys/reent.h

#define _REENT  (__getreent())

__getreent的定义

cpukit/sapi/include/confdefs.h

#if defined(RTEMS_NEWLIB) && defined(__DYNAMIC_REENT__)
  struct _reent *__getreent(void)
  {
    #ifdef CONFIGURE_DISABLE_NEWLIB_REENTRANCY
      return _GLOBAL_REENT;
    #else
      return _Thread_Get_executing()->libc_reent;
    #endif
  }
#endif

嗯，终于找到了，原来是在这里

cpukit/score/include/rtems/score/thread.h

struct Thread_Control_struct{
...
  /** This field points to the newlib reentrancy structure for this thread. */
  struct _reent                        *libc_reent;
...
}

stdout的初始化

printf --> _vfprintf_r --> CHECK_INIT --> __sinit

newlib/libc/stdio/findfp.c

_VOID _DEFUN(__sinit, (s),  struct _reent *s)
{
...
  s->_stdin = __sfp(s);
  s->_stdout = __sfp(s);
  s->_stderr = __sfp(s);
...
  std (s->_stdin,  __SRD, 0, s);
  std (s->_stdout, __SWR, 1, s);
  std (s->_stderr, __SRW | __SNBF, 2, s);

  s->__sdidinit = 1;
...
}

到这里可以看到，在使用输出的时候，newlib把_stdout -> _file 设置为 1，把 _stderr->_file设置为2，把_stdin->_file设置为0，这里的数值，其实就是文件号fd，文件系统会根据文件号fd，找到设备的(major, minor)，从而最终输出。

谁是fd 1

rtems里面的fd，是 rtems_libio_iops 数组的下标，从write的例子中可以看到

cpukit/libcsupport/src/write.c

ssize_t write( int fd,   const void *buffer,   size_t      count )
{
  rtems_libio_t     *iop;

  iop = rtems_libio_iop( fd );
...
  return (*iop->pathinfo.handlers->write_h)( iop, buffer, count );

boot_card --> bsp_postdriver_hook --> rtems_libio_post_driver

void rtems_libio_post_driver(void)
{
  int      stdin_fd;
  int      stdout_fd;
  int      stderr_fd;

  /*
   * Attempt to open /dev/console.
   */
  if ((stdin_fd = open("/dev/console", O_RDONLY, 0)) == -1) {
    /*
     * There may not be a console driver so this is OK.
     */
    return;
  }

  /*
   *  But if we find /dev/console once, we better find it twice more
   *  or something is REALLY wrong.
   */
  if ((stdout_fd = open("/dev/console", O_WRONLY, 0)) == -1)
    rtems_fatal_error_occurred( 0x55544431 );  /* error STD1 */

  if ((stderr_fd = open("/dev/console", O_WRONLY, 0)) == -1)
    rtems_fatal_error_occurred( 0x55544432 );  /* error STD2 */
}

这是rtems首次打开文件，从上到下，fd分别是0， 1， 2，对应stdin stdout stderr，也就是说一个设备文件打开了三次，对应着程序的标准输入输出

对于/dev/console, 一般是应用程序来指定哪个串口充当console，如果没有指定，那么rtems会选择第一个可用的串口设备充当console（详细过程不是本文重点，不详述）

每个task的标准输入输出都是一样的么？

默认来说，每个task的标准输出输入都是一样的，因为对应的fd都是初始化为0， 1， 2 。但是通过修改stdin stdout stderr，可以使得每个任务的标准输入输出不同，例子可以看cpukit/telnetd/telnetd.c文件中的spawned_shell函数。

这里要说明的是，每个任务对stdio的支持

cpukit/sapi/include/confdefs.h

  typedef struct {
    Thread_Control Control;
    ...
    #if !defined(RTEMS_SCHEDSIM) \
      && defined(RTEMS_NEWLIB) \
      && !defined(CONFIGURE_DISABLE_NEWLIB_REENTRANCY)
      struct _reent Newlib;
    #else
      struct { /* Empty */ } Newlib;
    #endif
    ...
  }

  const Thread_Control_add_on _Thread_Control_add_ons[] = {  {     ...

     {      offsetof(Configuration_Thread_control,  Control.libc_reent ),      offsetof( Configuration_Thread_control, Newlib )     }     ...  }

每个任务都有自己的stdio指针，所以可以做到每个任务的标准输入输出不同。说到这里，rtems的maillist中有对这个讨论:

http://lists.rtems.org/pipermail/users/2011-March/023301.html

rtems可以看做一个大的进程，里面每一个任务都是一个线程，而FILE*列表对于一个进程里面的线程来说是全局的（假如一个线程打开了一个文件，然后这个线程退出，那么被打开的文件还会继续维持打开状态），所以有人认为newlib使得每个线程都可以有不同stdio，是挺奇怪的做法。摘抄一下

HOWEVER: stdin/stdout/stderr are treated differently by newlib.These three FILEs are 'per-thread' entities and are destroyed(albeit this currently may still leak memory, see PR #1246)when a thread is deleted.Note that the stdin/stdout/stderr FILEs are 'lazy-initialized'upon first use, i.e., a thread which doesn't use them doesn'tcreate them.

-> stdin/stdout/stderr refer to different streams/buffers for each thread (but read/write the same underlying file descriptors) and the buffers are 'attached' to the thread's 'reent' struct.

-> other FILEs are global and attached to the global 'reent' struct.

秒客网

rtems的标准输入输出

源起

问候的话去哪了

stdout的定义

谁是fd 1

每个task的标准输入输出都是一样的么？

相关文章