ARM无MMU系统下的FDPIC工具链与ABI解析

"这份文档是关于ARM FDPIC (Flat Dynamic-PIC) 工具链和应用程序接口（ABI）的介绍，主要讨论了如何在没有MMU（内存管理单元）的ARM架构上使用PLT（Procedure Linkage Table）和GOT（Global Offset Table）。报告由STMicroelectronics的编译团队在2015年的Linaro Connect San Francisco活动中呈现，旨在解决在嵌入式Linux系统中实现多线程和TLS（Thread Local Storage）的需求，同时减少内存碎片风险并优化资源利用。" ARM FDPIC是为了解决在没有MMU的ARM处理器上运行Linux系统时的挑战。传统的动态链接器依赖于MMU来管理和映射内存，但在MMU缺失的情况下，这种机制不再适用。FDPIC（Flat Dynamic-PIC）提供了一种新的方法，使得在无MMU环境中也能支持动态链接和共享库，从而充分利用Linux的功能。 **1. 动机** 在无MMU的ARM核心上运行嵌入式Linux是为了满足汽车和微控制器部门的需求。这样的系统可以使用µClibc作为用户空间的C库，支持多线程和NPTL（Native POSIX Thread Library），以实现线程局部存储。无MMU的Linux系统可以节省内存，因为内核和用户空间程序可以编译为Thumb模式，进一步减小代码大小。此外，通过共享库将只读部分（如可执行代码和只读数据）整合到共享的“文本”段，可以节省内存，但同时也需要处理内存碎片的风险。 **2. 定义** PLT和GOT是动态链接的关键组件。PLT允许动态链接器在运行时解析和跳转到正确的目标函数，而GOT则存储函数和全局变量的地址，随着程序的执行而更新。在无MMU的环境下，这些机制必须被重新设计以适应没有内存保护和映射的环境。 **3. FDPIC ABI** FDPIC ABI是针对无MMU环境的一种应用程序接口，它定义了如何在不依赖硬件MMU的情况下实现动态链接。这个ABI可能包括如何处理内存布局、如何在没有地址空间分隔的情况下实现代码和数据的分离，以及如何处理动态符号解析和加载。 **4. ARM FDPIC工具链** ARM FDPIC工具链是专为此环境定制的编译器、链接器和其他工具的集合，它们能够生成适合FDPIC ABI的代码。工具链需要支持生成和解析PLT和GOT，以及处理无MMU环境下的其他特性，例如直接寻址和内存管理。 **5. 结论与展望** 报告的结论部分可能探讨了FDPIC技术的潜在优势和未来发展方向，如提高效率、扩展性，以及在更广泛的无MMU设备上部署Linux的可能性。问答环节则提供了进一步讨论和澄清技术细节的机会。 这份文档深入介绍了在无MMU ARM平台上实现动态链接和共享库的复杂性，以及如何通过FDPIC技术克服这些挑战，以实现更高效、节省资源的嵌入式Linux系统。