5、深入探索Tock嵌入式操作系统架构与安全特性

深入探索Tock嵌入式操作系统架构与安全特性

1. ABI与API基础概念

ABI（应用二进制接口）是进程向内核发送请求（系统调用）并接收内核返回值所遵循的标准；而API（应用程序编程接口）则是进程能够向内核发送的请求集合。以声卡为例，不同厂商的声卡有不同的接口，需要用不同的函数来控制。内核知晓声卡类型及如何与之交互，会将声卡API提供给开发者。只要是声卡，开发者使用相同的内核API，无需担心实际硬件差异，同一程序在导出相同声卡ABI的系统上都能运行。只要系统正常工作，开发者和用户通常察觉不到内核的存在，只有在系统完全故障时，如Windows的蓝屏死机或Linux、macOS的系统崩溃，用户才会意识到内核的存在。

2. 内核与硬件交互：驱动的作用

内核并非知晓如何与所有硬件交互，它有一套想要支持的标准设备接口，如磁盘驱动器、声卡、显卡、网络等，不同内核支持的设备接口差异较大。对于每个接口，内核允许开发者加载插件，即驱动。驱动能够与硬件交互并向内核报告情况。只要内核有特定硬件的驱动，开发者和程序就能使用该硬件；若未加载驱动，内核则无法与硬件交互并将其提供给开发者和程序。可以把内核看作一个广泛的框架，通过标准接口将驱动与程序连接起来，一个是面向驱动的驱动接口，另一个是面向开发者的API。

3. 应用、服务与Tock系统架构概述

• 应用 ：在系统上运行并与用户交互的实际程序称为应用。它们使用内核的ABI和API与硬件交互，通常具有可移植性，只要操作系统（内核）相同，应用就能在不同硬件平台上运行。部分应用随操作系统一起发布，但并非操作系统的一部分，大多数应用由用户安装。