QNX與Linux基礎(chǔ)差異對比

前言

在CP ?Autosar開發(fā)中，客戶使用的接口以及這個(gè)接口的行為，雖然可以通過RTE定義清楚，但是RTE接口本身需要供應(yīng)商和客戶雙方約定好。

然而，到了SoC端開發(fā)AP Autosar，情況就變得不一樣了。很多名詞我們經(jīng)常會提到，這個(gè)代碼是跨平臺的，這個(gè)代碼符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)代碼能在Like-Unix系統(tǒng)上正常運(yùn)行，這個(gè)代碼可以兼容安卓內(nèi)核。

我們不經(jīng)疑惑，在汽車電子中，AP該如何去寫代碼？在ADAS控制器領(lǐng)域，真正去使用的操作系統(tǒng)有打過RT patch的Linux系統(tǒng)和商業(yè)版本的QNX系統(tǒng)。安卓和mac更多的應(yīng)用在車機(jī)系統(tǒng)。

對于QNX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)的內(nèi)核差異，我們拋開宏內(nèi)核、微內(nèi)核之類的爭議不談。單純從開發(fā)應(yīng)用的角度而言，QNX和Linux系統(tǒng)的差異到底有多大，在開發(fā)的時(shí)候需要注意哪些細(xì)節(jié)問題？本文將嘗試盤點(diǎn)接口/應(yīng)用層級的差異。

作者前前后后花了幾個(gè)月時(shí)間嘗試去研究QNX系統(tǒng)下的編程與調(diào)試，在這邊做個(gè)總結(jié)，也給大家做個(gè)匯報(bào)。

QNX與Linux基礎(chǔ)差異對比

QNX是微內(nèi)核、Linux是宏內(nèi)核

QNX是硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、Linux是軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

QNX和Linux均是類Unix操作系統(tǒng)

QNX支持POSIX PSE54標(biāo)準(zhǔn)，Linux支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)，但不一定支持PSE54標(biāo)準(zhǔn)。

就調(diào)度策略而言，Linux支持Fifo,RR，other，deadline，batch策略。而QNX支持Sporadic、RR、FIFO策略。兩者有差異。

就IPC通訊機(jī)制（Socket、Signal、MessageQueue、Pipe、Shared Memory、信號量）而言，Linux支持POSIX相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之外，還額外支持System V相關(guān)接口。QNX支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)，也有獨(dú)有的Message Passing機(jī)制?？偟膩碚f，從功能角度來講，大差不差。

就性能優(yōu)化而言，各有各的特點(diǎn)，如果做到性能的極致，同時(shí)還要兼顧跨平臺，需要對Linux、QNX做一些抽象。

文件系統(tǒng)兩者不一樣。

QNX與Linux應(yīng)用差異對比

根目錄下的差異

QNX和Linux在根目錄這個(gè)層級上是有差異的，在Linux系統(tǒng)根目錄有如下差異：

bin、dev、home、lib、opt、sbin、sys、usr、data、etc、lib、proc、tmp、var等文件夾。重要的命令行程序存放于bin目錄下，庫文件存放于lib目錄下，系統(tǒng)庫的索引環(huán)境變量為lib和usr/lib。tmp目錄每次重啟均會清零，etc目錄會存放配置文件。proc目錄存放程序運(yùn)行的相關(guān)信息。dev目錄會將內(nèi)核相關(guān)的設(shè)備以文件的形式映射出來。

QNX系統(tǒng)根目錄下有debug、dev、etc、lib、opt、proc、bin、sbin、tmp、usr、var目錄。命令行相關(guān)程序存放于debug文件夾內(nèi)，同時(shí)相關(guān)庫也會存放在debug文件夾中。QNX系統(tǒng)中的proc文件夾內(nèi)容與Linux系統(tǒng)中的內(nèi)容相差較大，QNX內(nèi)容更少，如果有軟件是基于proc目錄做策略的話，需要特別注意。QNX系統(tǒng)其他目錄對比Linux系統(tǒng)，相差不大。

命令行的差異

在嵌入式系統(tǒng)中，我們會裁剪QNX和Linux系統(tǒng)，因此很多命令不一定會全部支持。對于我們經(jīng)常需要用到的命令，例如ls,top等等，是否會有區(qū)別呢？就系統(tǒng)而言，兩邊到底有多大差距呢？這個(gè)問題值得我們?nèi)ニ伎肌Ｎ覀儚奈募僮?、性能調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)分析三個(gè)角度來對比兩個(gè)系統(tǒng)的差異。

文件/文件系統(tǒng)操作命令：

ls,pwd,cd,cp,rm并無多大區(qū)別。

df -h查看文件分區(qū)情況兩者并無區(qū)別。

mount/umount命令有區(qū)別，在QNX系統(tǒng)中，采用mount /dev/xxx ?/yyy的形式掛載文件系統(tǒng)。umount ?-f ?xxx取消掛載。

性能分析相關(guān)的命令：

top命令可以查看程序的狀態(tài)，然后展示的內(nèi)容有些許區(qū)別，命令的使用也有蠻大的區(qū)別。

QNX系統(tǒng)專有的hogs，pidin、ps命令對程序進(jìn)行分析。

QNX系統(tǒng)無法使用strace命令來獲取程序的系統(tǒng)調(diào)用，但是有tracelogger、traceprinter工具抓取相關(guān)信息，當(dāng)然也可以抓取kernel event trace，而Linux系統(tǒng)可以直接使用strace、perf工具實(shí)現(xiàn)更多的功能。

QNX系統(tǒng)可以使用Valgrind進(jìn)行內(nèi)存相關(guān)的分析，而Linux系統(tǒng)需要額外按照這個(gè)命令。

QNX系統(tǒng)可以使用類似gdb的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試，也可以生成coredump文件，這個(gè)機(jī)制與Linux系統(tǒng)上有差異，但是功能上類似的。QNX系統(tǒng)還支持優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的檢測，Linux系統(tǒng)上沒遇見過相關(guān)的成熟方案。

代碼覆蓋率相關(guān)的功能，應(yīng)用的方式感覺大差不差，需要額外確認(rèn)gtest是不是支持QNX系統(tǒng)，以便于完成工具鏈的閉環(huán)。

網(wǎng)絡(luò)分析：

首先，QNX系統(tǒng)沒有tcpdump工具（文檔中是有的，實(shí)際在環(huán)境中并沒有），真是非常可惜，Linux系統(tǒng)支持tcpdump，支持libpcap庫所提供的相關(guān)特性。Linux系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)工具：tcpdump、iperf，ss，netstat、ifconfig、ping、ip、lsof、arp等等。一般網(wǎng)路工具需要覆蓋1.網(wǎng)卡診斷查看相關(guān)功能 2.網(wǎng)卡性能檢測 3.網(wǎng)絡(luò)抓包 4.端口查看 5.網(wǎng)絡(luò)連接查看 6.流量分析等等。

QNX系統(tǒng)上網(wǎng)絡(luò)分析工具比較缺乏。Ifconfig、ping功能是類似的，sockstat是list所有socket信息含UDS相關(guān)的socket。netstat命令可以查看網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以看到丟包相關(guān)的數(shù)據(jù)。iperf3工具也可以正常使用。arp命令可以正常查看路由表。

就工具而言，QNX系統(tǒng)有一點(diǎn)讓我無法容忍，響應(yīng)一個(gè)命令需要半天、半天、半天、重要的事情說三遍?。。。。?！

系統(tǒng)編程的差異

本節(jié)從創(chuàng)建進(jìn)程、創(chuàng)建線程、鎖、共享內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)編程、定時(shí)器、信號幾個(gè)角度來確認(rèn)兩者的差異。

創(chuàng)建進(jìn)程：

Linux系統(tǒng)常用fork+execv函數(shù)族，QNX系統(tǒng) 不支持fork，須采用posix_spawn函數(shù)族，Linux系統(tǒng)也支持這個(gè)posix_spawn函數(shù)族，但是很多代碼并不會調(diào)用這個(gè)函數(shù)。

創(chuàng)建線程：

QNX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)均采用pthread_xxx函數(shù)族，但是有一點(diǎn)必須特別注意，親測QNX系統(tǒng)中pthread_setname_np接口并不起作用，但是程序可以正常運(yùn)行，Linux系統(tǒng)中這個(gè)接口調(diào)用是正常的，也可能是我對QNX系統(tǒng)理解的不到位。

鎖創(chuàng)建：

sem_xxx POSIX標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)族，QNX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)均支持，System V接口在QNX系統(tǒng)中不支持。

共享內(nèi)存創(chuàng)建：

Shm_xxx函數(shù)族POSIX標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)族，QNX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)均支持。但是這兩者還是有差異的，QNX系統(tǒng)會在/dev/shmem目錄下生成相關(guān)的共享內(nèi)存文件，而Linux系統(tǒng)會在/dev/shm目錄下生成相關(guān)的文件。此外，親測當(dāng)設(shè)置文件名時(shí)，文件名帶不帶路徑，例如“a/shm1.shm”在兩個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際效果不一致，但是程序會正常運(yùn)行。

網(wǎng)絡(luò)編程：

Linux支持很多特殊的特性：bpf、libpcap、netfilter機(jī)制等等。QNX系統(tǒng)沒有bpf、沒有l(wèi)ibpcap、沒有netfilter。Linux可以對socket本身設(shè)置優(yōu)先級，QNX系統(tǒng)不支持。因此像開源時(shí)間同步代碼linuxptp大概率在QNX系統(tǒng)上無法正常編譯（沒試過，但是用了linuxptp用了一些bpf的機(jī)制）。如果是普通的UDP、TCP開發(fā)，接口還是兼容的，但是對raw socket開發(fā)或者需要利用kernel機(jī)制的一些優(yōu)化，則無法兼容。

總的來說，網(wǎng)絡(luò)編程這塊，QNX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)還是蠻大的，雖然POSIX接口是統(tǒng)一的，但是很多特殊的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)特性真是不兼容。尤其是用到setsockopt這個(gè)接口時(shí)，需要特殊特別特意的關(guān)注?。。。。?！

定時(shí)器創(chuàng)建：

Linux系統(tǒng)的定時(shí)器有很多方式：alarm、timer_create/ timer_settime函數(shù)族、setitimer接口等等。QNX系統(tǒng)的教程說是支持這幾個(gè)接口，并沒有實(shí)際應(yīng)用過，暫定兼容的。

信號的創(chuàng)建：

signal接口兩者是兼容的，更高級的用法沒試過。

編譯的差異對比

對Linux系統(tǒng)交叉編譯時(shí)，不需要顯示的指定glibc庫，也不需要顯示的初始化編譯器的環(huán)境。

而對QNX系統(tǒng)交叉編譯時(shí)，首先需要調(diào)用qnxxxx_env腳本初始化環(huán)境，必須要顯示的用-l c指定c庫的鏈接，同時(shí)需要指定std的語言，同時(shí)QNX系統(tǒng)支持qcc和gcc兩套編譯器，親測均可生成在QNX系統(tǒng)上運(yùn)行的可執(zhí)行文件。C++程序需要指定std變量并使用-lc++鏈接c++庫。QNX系統(tǒng)若需要支持gnu特性，需要顯示的指明gnu++11標(biāo)準(zhǔn)。對于socket編程，需要使用-lsocket指令顯示鏈接相關(guān)庫。

總而言之，qnx系統(tǒng)的交叉編譯還是有很多注意點(diǎn)的。

審核編輯：發(fā)貨

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