Zircon 基礎知識

Zircon 是驅動 Fuchsia 的核心。它由核心和一小組用戶端空間服務、驅動程式和核心系統功能 (例如啟動) 所需的程式庫組成。

雖然 Zircon相反地，Zircon 的微型核心架構可讓 Fuchsia 將系統中執行的可信任程式碼數量減少到幾個核心功能：

• 記憶體管理
• 時段設定
• 處理序間通訊

系統呼叫

使用者空間程式碼會透過系統呼叫與核心空間中的物件互動。Zircon 提供系統呼叫，可執行低階作業，例如：

• 記憶體管理
• 工作和程序管理
• 處理序間通訊 (IPC) 和同步
• 例外狀況處理
• 硬體支援服務 (時鐘、熵、裝置 I/O)

使用者空間處理程序會透過 libzircon.so 存取系統呼叫，libzircon.so 是Zircon vDSO 是 ELF 格式的共用程式庫，可讓核心對應至每個新程序的位址空間。這個程式庫被視為「虛擬」，因為它是由核心映像檔直接公開，而非從檔案載入。

大部分系統呼叫會直接與一或多個 zx_handle_t

工作、程序和執行緒

Zircon 會公開三個主要核心物件，用於執行程式碼：

• 執行緒：在特定位址空間內執行的執行緒。
• 程序：在私人隔離的位址空間中執行的一組可執行指示。
• 工作：一組相關程序和工作。所有工作都會形成單一根目錄樹狀結構。

程序是系統功能的基礎。每個程序都會透過所持有的各種句柄，獲得一組功能。

Fuchsia 軟體不一定會在單一程序的限制範圍內執行。工作可讓由多個程序組成的「應用程式」以單一實體的形式進行控管。

處理序間通訊

由於程序預設為隔離狀態，因此核心必須提供一種方法，讓程序彼此安全地通訊。Zircon 包含下列核心物件類型，用於處理程序間通訊 (IPC)：

• 事件：兩個程序之間的信號介面。
• Socket：類似管道的串流資料傳輸。
• 串流：可尋找的串流資料傳輸，例如檔案。
• 管道：可傳遞資料和一組句柄的訊息式傳輸。
• FIFO：共用記憶體存取的控制層，針對小型資料酬載進行最佳化。

在這些物件中，管道特別適合協助啟動新程序，因為它們能夠將句柄 (以及能力) 轉移至其他程序。

管道有兩個端點帳號代碼，每個帳號代碼都由個別程序擁有。只有擁有者可以讀取或寫入訊息，但端點的擁有權可從一個程序轉移到另一個程序。當句柄寫入管道時，系統會將其從傳送程序中移除。當從管道讀取含有句柄的訊息時，系統會將句柄新增至接收程序。

Zircon 管道是服務層級 IPC 通訊協定的基本元素，這些通訊協定由 FIDL 通訊協定是 Fuchsia 程式使用的 IPC 主要方法。稍後，您將進一步瞭解如何建立及使用 FIDL 通訊協定。

練習：工作和程序

讓我們在執行中的系統上，瞭解這些基本概念。在本練習中，您將瞭解工作和程序如何互動，形成樹狀結構。

啟動模擬器

如果您尚未啟動執行個體，請啟動支援網路功能的 FEMU：

ffx emu start workstation_eng.x64 --headless

傾印程序清單

連線至裝置 Shell 提示，並使用 ps 指令轉儲執行中的工作和程序清單。

ffx target ssh ps

以下是精簡版輸出內容範例：

TASK                     PSS PRIVATE  SHARED   STATE NAME
j: 1027               507.8M  507.4M                 root
  p: 1061             564.4k    564k     36k         bin/bootsvc
  p: 1150            4264.4k   4264k     36k         bin/component_manager
  j: 1479             228.4k    228k
    p: 1583           228.4k    228k     36k         pwrbtn-monitor.cm
  j: 1484             532.4k    532k
    p: 1599           532.4k    532k     36k         svchost.cm
  j: 1544             402.4k    304k
    p: 1633           402.4k    304k    232k         netsvc.cm
  j: 1681             296.4k    296k
    p: 1733           296.4k    296k     36k         console-launcher.cm
  j: 1799            7232.4k   7232k
    p: 1825          7232.4k   7232k     36k         archivist.cm
  j: 1927             660.4k    660k
    p: 1955           660.4k    660k     36k         base-resolver.cm
  j: 2072            1016.4k   1016k
    p: 2088          1016.4k   1016k     36k         driver_manager.cm
  j: 2239             348.4k    348k
    p: 2252           348.4k    348k     36k         device-name-provider.cm
  j: 2364             275.3M  275.3M
    p: 2380          1012.4k   1012k     36k         fshost.cm
    p: 6544           252.1M  252.1M     36k         /pkg/bin/blobfs
    p: 10205         9744.4k   9744k     36k         /pkg/bin/minfs
    p: 10475           12.8M   12.8M     36k         pkgfs

我們先著重於輸出結果中的兩個資料欄：

• TASK：指出每個項目是工作 (j) 或程序 (p)，後面會附上專屬 ID。
• NAME：提供系統正在執行的部分的詳細資訊。

讓我們根據目前的討論內容，來分析一些有趣的內容：

1. 每個程序都會連結至父項工作。部分工作會有多個程序。
2. 所有工作都會追溯至 root 工作，做為最終父項，形成樹狀結構。
3. 在啟動期間，系統會直接將幾個程序啟動至 root 工作。大部分其他程序會在其專屬父項工作下啟動。
4. 初始啟動工作完成後，許多項目都會加上 .cm 擴充功能。這些是「元件」，您稍後將進一步瞭解。
5. 其中部分元件是核心服務，例如檔案系統 (fshost.cm) 和驅動程式 (driver_manager.cm)，這些元件位於使用者空間，與核心分開。

接下來，我們將探討 Zircon 如何啟用 Fuchsia 安全性模型的基本功能。