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在 ARM Linux 內(nèi)核中，堆棧（Stack）是處理器用來存放函數(shù)調(diào)用時的臨時變量和函數(shù)返回地址的一片內(nèi)存空間。由于堆棧大小與系統(tǒng)的穩(wěn)定性、性能和安全密切相關(guān)，因此需要進(jìn)行合理地設(shè)置。
本文將介紹如何在 ARM Linux 系統(tǒng)中設(shè)置堆棧大小。
1. 確認(rèn)堆棧大小
在 Linux 內(nèi)核中，堆棧大小默認(rèn)為 8KB。如果系統(tǒng)中的函數(shù)級別較深或者遞歸較多，則需要根據(jù)實際需要增加堆棧大小?？梢酝ㄟ^以下命令查看當(dāng)前系統(tǒng)的堆棧大?。?/p>
“`
ulimit -s
“`
2. 修改堆棧大小
在 Linux 中，可以使用 ulimit 命令來修改堆棧大小。下面是一個設(shè)置堆棧大小為 16KB 的例子：
“`
ulimit -s 16384
“`
在上述命令中，16384 即 16KB 的大小，它由兩個因素決定：堆棧大小的單位是 KB，每個 KB 包含 1024 個字節(jié)。可以根據(jù)需要設(shè)置不同大小的堆棧。
3. 永久修改堆棧大小
通過 ulimit 命令設(shè)置的堆棧大小只在當(dāng)前會話中生效，關(guān)閉終端后會失效。如果需要永久修改堆棧大小，則需要編輯 /etc/security/limits.conf 文件。
在文件的末尾添加以下內(nèi)容：
“`
* hard stack 16384
* soft stack 16384
“`
其中，“*”代表所有用戶。hard 和 soft 表示硬限制和軟限制，軟限制可以由用戶自行修改，而硬限制則不能。stack 表示限制的資源類型。16384 即 16KB。
對于僅特定用戶需要修改堆棧大小的情況，可以不使用“*”，而是指定用戶名進(jìn)行限制。例如：
“`
user hard stack 16384
user soft stack 16384
“`
添加完上述內(nèi)容后，重啟系統(tǒng)或重新登錄用戶即可生效。
4. 注意事項
在修改堆棧大小時，需要注意以下幾點：
（1）堆棧大小不能過小，否則可能導(dǎo)致函數(shù)調(diào)用時?？臻g不足而崩潰。
（2）堆棧大小也不能過大，否則會占用大量的內(nèi)存資源，從而影響系統(tǒng)的性能。
（3）修改堆棧大小的操作需要具有管理員權(quán)限。
（4）修改 /etc/security/limits.conf 文件時需要注意格式，否則可能導(dǎo)致文件無法生效。
5.
堆棧大小對系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和安全都有著重要的影響，需要根據(jù)實際需求進(jìn)行合理地設(shè)置。本文介紹了在 ARM Linux 系統(tǒng)中設(shè)置堆棧大小的方法，希望對 ARM Linux 開發(fā)者有所幫助。
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嵌入式系統(tǒng)是如何分配堆?？臻g的
統(tǒng)是納陸悄指嵌入到應(yīng)用對象中的專用計算機系統(tǒng)。這里的對象就是指產(chǎn)品，比如日常使用的冰箱、空調(diào)、洗衣機，或者手機、游戲機等。這些產(chǎn)品中都有計洞渣算機系統(tǒng)，這類計算機系統(tǒng)就是嵌入式計算機系統(tǒng)。至于單片機、ARM、FPGA、DSP等都是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺。根據(jù)對象體系的功能復(fù)雜性和計算處理復(fù)雜性，提供的不同選擇。對于簡單的家電控制悉敏嵌入式系統(tǒng)，采用簡單的8位單片機就足夠了，價廉物美，對于手機和游戲機等，就必須采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一種更偏向硬件的實現(xiàn)方式。
所以要學(xué)習(xí)嵌入式，要從單片機開始，然后學(xué)習(xí)ARM和DSP之類。
交叉編譯器 arm-linux-gnueabi 和 arm-linux-gnueabihf 的區(qū)別
一. 什么是ABI和EABI
1) ABI: 二進(jìn)制應(yīng)用程序接口(Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture)
在計算機中，應(yīng)用二進(jìn)制接口描述了應(yīng)用程序（或者其他類型）和操作系統(tǒng)之間或其他應(yīng)用程序的低級接口.
ABI涵蓋了各種細(xì)節(jié)，如：
數(shù)據(jù)類型的大小、布局和對齊;
調(diào)用約定（控制著函數(shù)的參數(shù)如何傳送以及如何接受返回值），例如，是所有的參數(shù)都通過棧傳遞，還是部分參數(shù)通過寄存器傳遞；哪個寄存器用于哪個函數(shù)參數(shù)；通過棧傳遞的之一個函數(shù)參數(shù)是更先push到棧上還是最后；
系統(tǒng)調(diào)用的編碼和一個應(yīng)用如何向操作系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用；
以及在一個完整的操作系統(tǒng)ABI中，目標(biāo)文件的二進(jìn)制格式、程序庫等等。
一個完整的ABI，像Intel二進(jìn)制兼容標(biāo)準(zhǔn) (iBCS) ，允許支持它的操作系統(tǒng)上的程序不經(jīng)修改在其他支持此ABI的操作體統(tǒng)上運行。
ABI不同于應(yīng)用程序接口（API），API定義了源代碼和庫之間的接口，因此同樣的代碼可以在支持這個API的任何系統(tǒng)中編譯，ABI允許編譯好的目標(biāo)代碼在使用兼容ABI的系統(tǒng)中無需改動就能運行。
2) EABI: 嵌入式ABI
嵌入式應(yīng)用二進(jìn)制接口指定了文件格式、數(shù)據(jù)類型、寄存器使用、堆積組織優(yōu)化和在一個嵌入式軟件中的參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)約定。
開發(fā)者使用自己的匯編語言也可以使用EABI作為與兼容的編譯器生成的匯編語言的接口。
支持EABI的編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件可以和使用類似編譯器產(chǎn)生的代碼兼容，這樣允許開發(fā)者鏈接一個由不同編譯器產(chǎn)生的庫。
EABI與關(guān)于通用計算機的ABI的主要區(qū)別是應(yīng)用程序代碼中允許使用特權(quán)指令，不需要動態(tài)鏈接（有時是禁止的），和更緊湊的堆棧幀組織用來節(jié)省內(nèi)存。廣泛使用EABI的有Power PC和ARM.
二. gnueabi相關(guān)的兩個交叉編譯器: gnueabi和gnueabihf
在debian源里這兩個交叉編譯器的定義如下:
gcc-arm-linux-gnueabi – The GNU C compiler for armel architecture
gcc-arm-linux-gnueabihf – The GNU C compiler for armhf architecture
可見這兩個交叉編譯器適用于armel和armhf兩個不同的架構(gòu), armel和armhf這兩種架構(gòu)在對待浮點運算采取了不同的策略(有fpu的arm才能支持這兩種浮點運算策略)
其實這兩個廳州交叉編譯器只不過是gcc的選項-mfloat-abi的默認(rèn)值不同. gcc的選項-mfloat-abi有三種值soft,softfp,hard(其中后兩者都要求arm里有fpu浮點運算單元,soft與后兩者是兼扮純蔽容的，但softfp和hard兩種模式互不兼容)：
soft : 不用fpu進(jìn)行浮點計算，即使有fpu浮點運算單元也不用,而是使用軟件模式。
softfp : armel架構(gòu)(對應(yīng)的編譯器為gcc-arm-linux-gnueabi)采用的默認(rèn)值，用fpu計算，但是傳參數(shù)用普通寄存器傳，這樣中斷的時候，只需要保存普通寄存器，中斷負(fù)荷小，但是參數(shù)需要轉(zhuǎn)換成浮點的再計算。
hard : armhf架構(gòu)(對應(yīng)的編譯器gcc-arm-linux-gnueabihf)采用的默認(rèn)值，用fpu計算，傳參數(shù)也用fpu中的浮點寄存器傳，省去了轉(zhuǎn)換, 性能更好，但是中斷負(fù)荷高。
三. 拓展閱讀
下文闡述了褲裂ARM代碼編譯時的軟浮點(soft-float)和硬浮點(hard-float)的編譯以及鏈接實現(xiàn)時的不同。從VFP浮點單元的引入到軟浮點(soft-float)和硬浮點(hard-float)的概念
VFP (vector floating-point)
從ARMv5開始，就有可選的 Vector Floating Point (VFP) 模塊，當(dāng)然最新的如 Cortex-A8, Cortex-A9 和 Cortex-A5 可以配置成不帶VFP的模式供芯片廠商選擇。
VFP經(jīng)過若干年的發(fā)展，有VFPv2 (一些 ARM9 / ARM11)、 VFPv3-D16（只使用16個浮點寄存器，默認(rèn)為32個）和VFPv3+NEON (如大多數(shù)的Cortex-A8芯片) 。對于包含NEON的ARM芯片，NEON一般和VFP公用寄存器。
硬浮點Hard-float
編譯器將代碼直接編譯成發(fā)射給硬件浮點協(xié)處理器（浮點運算單元FPU）去執(zhí)行。FPU通常有一套額外的寄存器來完成浮點參數(shù)傳遞和運算。
使用實際的硬件浮點運算單元FPU當(dāng)然會帶來性能的提升。因為往往一個浮點的函數(shù)調(diào)用需要幾個或者幾十個時鐘周期。
軟浮點 Soft-float
編譯器把浮點運算轉(zhuǎn)換成浮點運算的函數(shù)調(diào)用和庫函數(shù)調(diào)用，沒有FPU的指令調(diào)用，也沒有浮點寄存器的參數(shù)傳遞。浮點參數(shù)的傳遞也是通過ARM寄存器或者堆棧完成。
現(xiàn)在的Linux系統(tǒng)默認(rèn)編譯選擇使用hard-float，即使系統(tǒng)沒有任何浮點處理器單元，這就會產(chǎn)生非法指令和異常。因而一般的系統(tǒng)鏡像都采用軟浮點以兼容沒有VFP的處理器。
armel ABI和armhf ABI
在armel中，關(guān)于浮點數(shù)計算的約定有三種。以gcc為例，對應(yīng)的-mfloat-abi參數(shù)值有三個：soft,softfp,hard。
soft是指所有浮點運算全部在軟件層實現(xiàn)，效率當(dāng)然不高，會存在不必要的浮點到整數(shù)、整數(shù)到浮點的轉(zhuǎn)換，只適合于早期沒有浮點計算單元的ARM處理器；
softfp是目前armel的默認(rèn)設(shè)置，它將浮點計算交給FPU處理，但函數(shù)參數(shù)的傳遞使用通用的整型寄存器而不是FPU寄存器；
hard則使用FPU浮點寄存器將函數(shù)參數(shù)傳遞給FPU處理。
需要注意的是，在兼容性上，soft與后兩者是兼容的，但softfp和hard兩種模式不兼容。
默認(rèn)情況下，armel使用softfp，因此將hard模式的armel單獨作為一個abi，稱之為armhf。
而使用hard模式，在每次浮點相關(guān)函數(shù)調(diào)用時，平均能節(jié)省20個CPU周期。對ARM這樣每個周期都很重要的體系結(jié)構(gòu)來說，這樣的提升無疑是巨大的。
在完全不改變源碼和配置的情況下，在一些應(yīng)用程序上，使用armhf能得到20%——25%的性能提升。對一些嚴(yán)重依賴于浮點運算的程序，更是可以達(dá)到300%的性能提升。
Soft-float和hard-float的編譯選項
在CodeSourcery gcc的編譯參數(shù)上，使用-mfloat-abi=name來指定浮點運算處理方式。-mfpu=name來指定浮點協(xié)處理的類型。
可選類型如fpa，fpe2，fpe3，maverick，vfp，vfpv3，vfpv3-fp16，vfpv3-d16，vfpv3-d16-fp16，vfpv3xd，vfpv3xd-fp16，neon，neon-fp16，vfpv4，vfpv4-d16，fpv4-sp-d16，neon-vfpv4等。
使用-mfloat-abi=hard (等價于-mhard-float) -mfpu=vfp來選擇編譯成硬浮點。使用-mfloat-abi=softfp就能兼容帶VFP的硬件以及soft-float的軟件實現(xiàn)，運行時的連接器ld.so會在執(zhí)行浮點運算時對于運算單元的選擇，
是直接的硬件調(diào)用還是庫函數(shù)調(diào)用，是執(zhí)行/lib還是/lib/vfp下的libm。-mfloat-abi=soft （等價于-msoft-float）直接調(diào)用軟浮點實現(xiàn)庫。
在ARM RVCT工具鏈下，定義fpu模式：
–fpu softvfp
–fpu softvfp+vfpv2
–fpu softvfp+vfpv3
–fpu softvfp+vfpv_fp16
–fpu softvfp+vfpv_d16
–fpu softvfp+vfpv_d16_fp16.
定義浮點運算類型
–fpmode ieee_full : 所有單精度float和雙精度double的精度都要和IEEE標(biāo)準(zhǔn)一致，具體的模式可以在運行時動態(tài)指定；
–fpmode ieee_fixed ： 舍入到最接近的實現(xiàn)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，不帶不精確的異常；
–fpmode ieee_no_fenv ：舍入到最接近的實現(xiàn)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，不帶異常；
–fpmode std ：非規(guī)格數(shù)flush到0、舍入到最接近的實現(xiàn)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，不帶異常；
–fpmode fast ： 更積極的優(yōu)化，可能會有一點精度損失。
(1)當(dāng)一個主機試圖與另一個主機通信時，IP首先決定目的主機是一個內(nèi)網(wǎng)還是外網(wǎng)，怎么確定？當(dāng)然使用網(wǎng)絡(luò)號。
(2)如果是是同一內(nèi)網(wǎng)，那就就是直接發(fā)送了，這個最簡答不過了。
(3)如果目的主答衫機是和發(fā)送主機不在同一個內(nèi)網(wǎng)，也就是在外網(wǎng)了，^_^很啰嗦，IP將查詢路由表來為外網(wǎng)主機或外網(wǎng)選擇一個路由，所以一般情況下有可能做梁為某個外網(wǎng)指定特定的路由，具體問題稍后分析。
(4)若未找到明確的路由，此時在路由表中還會有默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，也可稱為缺省網(wǎng)關(guān)，IP用缺省的網(wǎng)關(guān)地址將一個數(shù)據(jù)傳送給下一個指定的路由器，所以網(wǎng)關(guān)也可能是路由器，也可能只是內(nèi)網(wǎng)向特定路由器傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)。
(4)在該路由器收到數(shù)據(jù)后，它再次為純舉運遠(yuǎn)程主機或網(wǎng)絡(luò)查詢路由，若還未找到路由，該數(shù)據(jù)包將發(fā)送到該路由器的缺省網(wǎng)關(guān)地址。
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