Zircon 是为 Fuchsia 提供支持的核心。 它由内核和一小组用户空间服务、驱动程序和库组成,这些服务、驱动程序和库对启动等核心系统功能至关重要。
虽然 Zircon 应用了许多主流概念, 微内核,它不会力求实现最小。相反,Zircon 的类微内核架构使 Fuchsia 能够将系统中运行的可信代码量减少到几个核心功能:
- 内存管理
- 计划
- 进程间通信
系统调用
用户空间代码使用系统调用与内核空间中的对象进行交互。Zircon 具有系统调用来执行低级操作, 以:
- 内存管理
- 任务和进程管理
- 进程间通信 (IPC) 和同步
- 异常处理
- 硬件支持服务(时钟、熵、设备 I/O)
用户空间进程通过 虚拟动态共享对象 (vDSO) 访问系统调用。 Zircon vDSO 是一种 ELF 格式的共享库,内核会将其映射到每个新进程的地址空间。此库被视为“虚拟”库,因为它由内核映像直接公开,而不是从文件加载。
大多数系统调用直接通过一个或多个
标识名
— 对位于内核空间中的对象的进程局部引用,该引用表示为
32 位整数 (zx_handle_t
)。每个标识名都声明相应权限,
权利时,持有者必须对手柄本身或
引用的对象。
作业、进程和线程
Zircon 公开了三个主要的 kernel 对象来运行代码:
进程构成了系统功能的基础。每个进程都会通过其持有的各种句柄获得一组功能。
Fuchsia 软件不一定能在单个进程内运行。 作业允许使用“应用”由多个进程组成 作为单个实体进行控制
进程间通信
由于进程默认处于隔离状态,因此内核需要提供一种方法,让进程能够安全地相互通信。Zircon 包含以下用于进程间通信 (IPC) 的内核对象类型:
- 事件: 两个进程之间的信号接口。
- 套接字:流式数据传输,类似于管道。
- 直播: 可查找的流式数据传输,类似于文件。
- 通道:基于消息的传输,能够传递数据和一组句柄。
- FIFO: 用于共享内存访问的控制平面,针对小型数据载荷进行了优化。
在这些对象中,通道特别适合帮助启动新进程,因为它们能够将句柄(以及功能)转移到另一个进程。
通道只有两个端点句柄,每个句柄都由单独的进程拥有。只有所有者可以读取或写入消息,但端点的所有权可以从一个进程转移到另一个进程。将句柄写入通道后,系统会将其从发送进程中移除。当带有标识名的邮件时 时,系统会将句柄添加到接收进程。
Zircon 通道是服务级 IPC 协议的基础,下文介绍了 该 Fuchsia 接口定义语言 (FIDL) ,了解所有最新动态。FIDL 协议是 Fuchsia 程序使用的 IPC 主要方法。您将 我们稍后会详细介绍如何创建和使用 FIDL 协议。
练习:作业和进程
我们来探索正在运行的系统中的一些基本概念。在本练习中,您将了解作业和进程如何相互作用以形成树状结构。
启动模拟器
如果您还没有运行的实例,请启动具有网络支持的 FEMU:
ffx emu start workstation_eng.x64 --headless
转储进程列表
连接到设备 shell 提示符,然后使用 ps
命令转储正在运行的作业和进程的列表。
ffx target ssh ps
以下是一个经过缩减的输出示例:
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
现在,我们来关注输出中的两列:
- TASK:告知您每个条目是作业 (
j
) 还是进程 (p
) 后跟其唯一 ID。 - NAME:此字段会详细说明系统的哪个部分在该端口上运行。
下面,我们将根据刚才讨论的内容, 远:
- 每个进程都与父作业相关联。有些作业有多个 过程。
- 所有作业都会追溯到作为最终父级的
root
作业,形成一棵树。 - 在启动期间,系统会直接启动一些进程到
root
作业中。 大多数其他进程都在其各自的父作业下启动。 - 完成初始启动工作后,许多条目都具有
.cm
扩展。这些是指组件,您稍后会详细了解它们。 - 其中一些组件是核心服务,例如文件系统 (
fshost.cm
) 和 驱动程序 (driver_manager.cm
),它们位于用户空间中,与 内核版本。
接下来,我们将探讨 Zircon 如何实现紫红色 安全模型。