ARC工具链中Busybox的hexdump和xxd工具在HS58架构上的问题分析

ARC工具链中Busybox的hexdump和xxd工具在HS58架构上的问题分析

toolchain Repository containing releases of prebuilt GNU toolchains for DesignWare ARC Processors from Synopsys (available from 'releases' link below). The repository itself contains all the scripts required to build the GNU toolchain. Toolchain documentation available at https://foss-for-synopsys-dwc-arc-processors.github.io/toolchain . Processor Information available at 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/toolchain5/toolchain

问题背景

在最新的ARC 2023.09工具链中，用户发现Busybox的两个重要工具hexdump和xxd在HS58架构上无法正常工作。这两个工具都依赖于libbb库来执行二进制数据转储功能。有趣的是，类似的工具"od"却能正常运行。

现象描述

当使用2023.09版本的ARC工具链（无论是glibc还是uclibc）编译Busybox后，在HS58架构上运行hexdump命令时，程序不会输出任何内容。这个问题在使用nSIM模拟器运行vmlinux时也能复现。

技术分析

经过深入调查，发现问题根源在于编译器优化导致的寄存器分配错误。具体表现为：

1. 在bb_dump_size函数中，编译器生成的汇编代码未能正确保存MAC（乘累加）指令的结果
2. 关键代码路径中，计算"cur_size += fu->bcnt * fu->reps"的结果丢失
3. 通过添加volatile修饰符或禁用优化(#pragma GCC optimize ("O0"))可以临时解决该问题

根本原因

问题的本质在于GCC编译器在寄存器分配时存在缺陷：

1. 对于HS58和HS6x架构都会出现此问题
2. 编译器错误地处理了MAC指令的寄存器分配
3. 生成的汇编代码中，"mac\t0,%0,%1"指令未能正确保存结果

解决方案

该问题已在GCC源码中得到修复。修复方案涉及对ARC64架构的算术指令模式的修正，确保MAC指令能正确保存计算结果。

影响范围

• 受影响的工具链版本：2023.09
• 受影响的架构：HS58、HS6x
• 受影响的工具：Busybox中的hexdump和xxd

验证结果

修复后的工具链已通过验证，hexdump和xxd工具现在可以正常输出内容。用户反馈确认问题已解决。

技术建议

对于遇到类似问题的开发者，可以考虑以下临时解决方案：

1. 对关键变量使用volatile修饰符
2. 在特定源文件中禁用优化
3. 升级到包含修复的GCC版本

这个问题展示了编译器优化可能带来的微妙问题，特别是在嵌入式开发中，对工具链行为的深入理解尤为重要。

toolchain Repository containing releases of prebuilt GNU toolchains for DesignWare ARC Processors from Synopsys (available from 'releases' link below). The repository itself contains all the scripts required to build the GNU toolchain. Toolchain documentation available at https://foss-for-synopsys-dwc-arc-processors.github.io/toolchain . Processor Information available at 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/toolchain5/toolchain