基于依赖关系分析的嵌入式Linux剪裁的研究与实现

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嵌入式操作系统是物联网应用及电子产品智能化的基础设施。Linux以其源码开放及良好的可用性和可剪裁性,成为嵌入式操作系统的主流选择之一。但由于Linux系统规模庞大,所以,若要应用在硬件资源有限的嵌入式设备上,则需要对Linux源码进行对应的剪裁。Linux原生的条件编译机制和模块配置机制虽然对代码剪裁提供了一定的支持,但其剪裁的粒度粗,且仅支持模块级剪裁。为满足嵌入式设备硬件资源受限和应用多样性的特点,Linux嵌入式化需要对源码进行更细粒度的函数级剪裁。因此,本文拟开展基于Linux内核依赖关系的自动剪裁方法与技术研究,具有重要的现实意义和应用价值。本文提出并实现了一种基于Linux内核源码依赖关系的函数级自动剪裁方法。该方法可以在Linux原生配置剪裁的基础上自动删除冗余函数,获取更为精简的内核源码。本文的创新性工作主要包括:(1)提出并实现了一种多层级的依赖关系分析方法,首先从Makefile文件中提取出编译选项与文件间的依赖关系,并结合特定配置文件确定构建特定内核的源码范围。然后基于此源码范围,进行涵盖函数指针的函数调用关系分析,获取特定内核源码的函数调用关系。(2)提出并实现了一种Linux内核源码的函数级自动剪裁方法,细化了原生的Linux剪裁方法的粒度,且该剪裁方法通过构建的原型工具自动进行,不依赖于开发人员对内核源码的熟悉程度。原型测试结果表明,本文方法可以准确地提取出编译选项与文件间依赖关系和函数间调用关系,并可对Linux源码进行函数级自动剪裁,且剪裁后的内核能够成功运行在目标开发板上。这验证了本文基于依赖关系分析的函数级剪裁方法的可行性与正确性。进一步说,本文提出的依赖关系分析和函数级自动化裁剪方法,能够为Linux嵌入式化提供更细粒度和更可靠高效的裁剪方案,同时能够帮助Linux内核开发人员理解内核源码依赖关系,提高内核开发及维护效率。
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