QNX與Linux基礎差異對比

前言

在CP ?Autosar開發(fā)中，客戶使用的接口以及這個接口的行為，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。很多名詞我們經常會提到，這個代碼是跨平臺的，這個代碼符合POSIX標準，這個代碼能在Like-Unix系統上正常運行，這個代碼可以兼容安卓內核。

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

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

作者前前后后花了幾個月時間嘗試去研究QNX系統下的編程與調試，在這邊做個總結，也給大家做個匯報。

QNX與Linux基礎差異對比

QNX是微內核、Linux是宏內核

QNX是硬實時操作系統、Linux是軟實時操作系統

QNX和Linux均是類Unix操作系統

QNX支持POSIX PSE54標準，Linux支持POSIX標準，但不一定支持PSE54標準。

就調度策略而言，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通訊機制（Socket、Signal、MessageQueue、Pipe、Shared Memory、信號量）而言，Linux支持POSIX相關標準之外，還額外支持System V相關接口。QNX支持POSIX標準，也有獨有的Message Passing機制?？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，如果做到性能的極致，同時還要兼顧跨平臺，需要對Linux、QNX做一些抽象。

文件系統兩者不一樣。

QNX與Linux應用差異對比

根目錄下的差異

QNX和Linux在根目錄這個層級上是有差異的，在Linux系統根目錄有如下差異：

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目錄存放程序運行的相關信息。dev目錄會將內核相關的設備以文件的形式映射出來。

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

命令行的差異

在嵌入式系統中，我們會裁剪QNX和Linux系統，因此很多命令不一定會全部支持。對于我們經常需要用到的命令，例如ls,top等等，是否會有區(qū)別呢？就系統而言，兩邊到底有多大差距呢？這個問題值得我們去思考。我們從文件操作、性能調試、網絡分析三個角度來對比兩個系統的差異。

文件/文件系統操作命令：

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系統中，采用mount /dev/xxx ?/yyy的形式掛載文件系統。umount ?-f ?xxx取消掛載。

性能分析相關的命令：

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

QNX系統專有的hogs，pidin、ps命令對程序進行分析。

QNX系統無法使用strace命令來獲取程序的系統調用，但是有tracelogger、traceprinter工具抓取相關信息，當然也可以抓取kernel event trace，而Linux系統可以直接使用strace、perf工具實現更多的功能。

QNX系統可以使用Valgrind進行內存相關的分析，而Linux系統需要額外按照這個命令。

QNX系統可以使用類似gdb的方式進行遠程調試，也可以生成coredump文件，這個機制與Linux系統上有差異，但是功能上類似的。QNX系統還支持優(yōu)先級反轉的檢測，Linux系統上沒遇見過相關的成熟方案。

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

網絡分析：

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

QNX系統上網絡分析工具比較缺乏。Ifconfig、ping功能是類似的，sockstat是list所有socket信息含UDS相關的socket。netstat命令可以查看網絡狀態(tài)，可以看到丟包相關的數據。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系統有一點讓我無法容忍，響應一個命令需要半天、半天、半天、重要的事情說三遍?。。。。?！

系統編程的差異

本節(jié)從創(chuàng)建進程、創(chuàng)建線程、鎖、共享內存、網絡編程、定時器、信號幾個角度來確認兩者的差異。

創(chuàng)建進程：

Linux系統常用fork+execv函數族，QNX系統 不支持fork，須采用posix_spawn函數族，Linux系統也支持這個posix_spawn函數族，但是很多代碼并不會調用這個函數。

創(chuàng)建線程：

QNX系統和Linux系統均采用pthread_xxx函數族，但是有一點必須特別注意，親測QNX系統中pthread_setname_np接口并不起作用，但是程序可以正常運行，Linux系統中這個接口調用是正常的，也可能是我對QNX系統理解的不到位。

鎖創(chuàng)建：

sem_xxx POSIX標準的函數族，QNX系統和Linux系統均支持，System V接口在QNX系統中不支持。

共享內存創(chuàng)建：

Shm_xxx函數族POSIX標準的函數族，QNX系統和Linux系統均支持。但是這兩者還是有差異的，QNX系統會在/dev/shmem目錄下生成相關的共享內存文件，而Linux系統會在/dev/shm目錄下生成相關的文件。此外，親測當設置文件名時，文件名帶不帶路徑，例如“a/shm1.shm”在兩個系統中的實際效果不一致，但是程序會正常運行。

網絡編程：

Linux支持很多特殊的特性：bpf、libpcap、netfilter機制等等。QNX系統沒有bpf、沒有l(wèi)ibpcap、沒有netfilter。Linux可以對socket本身設置優(yōu)先級，QNX系統不支持。因此像開源時間同步代碼linuxptp大概率在QNX系統上無法正常編譯（沒試過，但是用了linuxptp用了一些bpf的機制）。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機制的一些優(yōu)化，則無法兼容。

總的來說，網絡編程這塊，QNX系統和Linux系統還是蠻大的，雖然POSIX接口是統一的，但是很多特殊的操作系統設計特性真是不兼容。尤其是用到setsockopt這個接口時，需要特殊特別特意的關注?。。。。?！

定時器創(chuàng)建：

Linux系統的定時器有很多方式：alarm、timer_create/ timer_settime函數族、setitimer接口等等。QNX系統的教程說是支持這幾個接口，并沒有實際應用過，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系統交叉編譯時，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系統交叉編譯時，首先需要調用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，同時需要指定std的語言，同時QNX系統支持qcc和gcc兩套編譯器，親測均可生成在QNX系統上運行的可執(zhí)行文件。C++程序需要指定std變量并使用-lc++鏈接c++庫。QNX系統若需要支持gnu特性，需要顯示的指明gnu++11標準。對于socket編程，需要使用-lsocket指令顯示鏈接相關庫。

總而言之，qnx系統的交叉編譯還是有很多注意點的。

審核編輯：發(fā)貨

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