不廢話，老一套：編譯環境準備，代碼下載，代碼編譯，qemu代碼運行。本文介紹的內容都是好東西，提供全方位的微內核入門指導，就看毅力怎么樣了，就像那句話：笨鳥先飛。

1. sel4簡介

sel4是微內核操作系統，號稱世界上最安全，最高效的微內核。提供非posix兼容的編程接口，它只提供了少量的服務，創建和管理虛擬地址空間、線程以及進程間通信(IPC)。亮點是capability機制，管理每個進程所擁有的資源。這個機制的引入也導致了sel4較難理解和應用開發。關于微內核的介紹參考上一篇：

2. Turorial練習

從官網提供的學習教程hello world開始練習，

2.1 環境準備

這里同樣，采用的開發方式為VitrualBox+Ubuntu，下載VitrualBox和Ubuntu鏡像（版本>= 20.04），安裝虛擬機，具體不再描述。

環境搭建是否正常，以能運行第一個helloworld工程為準，詳細步驟為:

1）repo工具安裝

mkdir~/binPATH=~/bin:$PATH curl  https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repochmod a+x ~/bin/repo

2）lib依賴庫和編譯工具安裝

#ThebasicbuildpackageonUbuntuisthe build-essentialpackage.Toinstallrun:sudo apt-get updatesudo apt-get install build-essential #AdditionalbasedependenciesforbuildingseL4 projectsonUbuntuincludeinstalling:sudo apt-get install cmake ccache ninja-build cmake-curses-guisudo apt-get install libxml2-utils ncurses-devsudo apt-get install curl git doxygen device-tree-compilersudo apt-get install u-boot-toolssudoapt-getinstallpython3-dev python3-pippython-is-python3sudoapt-getinstallprotobuf-compiler python3-protobuf sudoapt-getinstallqemu-system-arm qemu-system-x86qemu-system-miscsudoapt-getinstallgcc-arm-linux-gnueabi g++-arm-linux-gnueabisudoapt-getinstallgcc-aarch64-linux-gnu g++-aarch64-linux-gnu

3）Python 依賴庫

pip3 install--user setuptoolspip3 install--user sel4-deps# Currently we duplicate  dependencies for python2 and python3 as a python3 upgrade is in processpip install--user setuptoolspip install--user sel4-deps

4） 編譯庫依賴

sudo apt-get install clang gdbsudo apt-get install libssl-dev libclang-dev libcunit1-dev libsqlite3-devsudo apt-get install qemu-kvm

5）證明依賴

sudo apt-get installpython3 python3-pippython3-devgcc-arm-none-eabi build-essentiallibxml2-utilsccachencurses-dev librsvg2-bindevice-tree-compilercmakeninja-build curlzlib1g-devtexlive-fonts-recommendedtexlive-latex-extra texlive-metapost texlive-bibtex-extra mlton-compiler haskell-stack

2.2 下載代碼 下載代碼前安裝python依賴用于編譯教程

pipinstall--useraenumpip install --user pyelftools

下載代碼前配置repo郵箱信息

gitconfig --globaluser.email"you@example.com"gitconfig--globaluser.name "Your Name"

下載代碼（這里使用sel4官方的代碼進行練習，從github上下載）?

mkdirsel4-tutorials-manifestcd sel4-tutorials-manifestrepo init -u  https://github.com/seL4/sel4-tutorials-manifestrepo sync

2.3 Hello World應用生成 初始化hello-world文件夾?

./init--tuthello-world--solution

hello-world是示例名字，練習其他示例更換這個名字就可以，命令加 --solution后綴，可以補全代碼。可以看到生成了下面的hello-world文件夾，里面有c代碼。

2.4 代碼編譯

cdhello-world_buildninja

編譯成功后顯示：

2.5 代碼運行

# In build directory, hello-world_build./simulate

成功后顯示：

運行后Ctrl-A, X退出qemu模擬工具。

3. Hello World代碼分析

編譯的時候，我們使用了ninja這個命令，Ninja 是Google的一名程序員推出的注重速度的構建工具，一般在Unix/Linux上的程序通過make/makefile來構建編譯，而Ninja通過將編譯任務并行組織，大大提高了構建速度。

可見ninja跟makefile同級別的都是構建工具，生成編譯器使用的規則。

在sel4-tutorials-manifest/hello-world_build/build.ninja文件中可以看到

執行ninja命令就會通過這個build.ninja進行編譯，會找到hello-world的代碼

cmake是makefile之上的一層封裝。

CMakeLists.txt – cmake使用的腳本，將根任務合并到更廣泛的 seL4 構建系統中的文件。

src/main.c - 初始任務的單個源文件。
hello-world.md - 為教程生成的自述文件。

intmain(intargc,char*argv[]){     printf("Hello, World!
");      printf("Second hello
");    return  0;}

如果修改了應用的源碼，重新運行重建項目:

Bash# In build directory, hello-world_buildninja

然后再運行simulator:

# In build directory, hello-world_build./simulate

4. 學習資料

sel4原理熟悉，主要從兩條路進行學習：

一邊是sel4的參考手冊，另一邊就是基于Tutorials教程開始一步一步的做實驗，這樣可以做到理論和實踐結合。

（turorials中camkes相關的例子可以先不學習）

輔助庫介紹：

tutorials工程中，其他輔助庫的介紹，除了sel4微內核之外，還需要提供一些庫，才能讓你的應用程序運行起來。

sel4內核：首先是sel4內核。單單的一個內核運行起來，是沒法運行一個例如hello world這樣的程序的，因為這個程序需要鏈接其他的庫，比如stdio中的printf，而且該程序和內核交互，就需要知道內核提供的標準API有哪些。

libsel4：sel4內核提供的api都用內核源碼工程里面的libsel4這個庫來描述。里面是sel4內核支持的標準api。


sel4_libs：當一個程序連接了這個libsel4之后，就可以使用sel4內核的標準api了，這個和Linux內核提供的標準api類似，是和操作系統密切關聯的。非posix標準的。另外這個libsel4庫不是很好用，因此在這之上又堆疊了一個sel4_libs庫，這個庫是對sel4標準api的進一步功能性的封裝，比如分配一個cap對象，調用者無需知道更下層的sel4標準api調用的細節。

musllibc：這個是開源的一個libc庫，和sel4是沒有直接關系的。用到這個工程里面來，主要是提供標準的符合posix標準的api，其他的操作系統也是可以使用的。因此應用程序可以直接使用libsel4中的函數，也可以使用sel4_libs中的函數，比較標準的功能就可以使用muscllibc中的功能了。為了打通muslibc和sel4_libs，sel4_libs中提供了一個libsel4muslcsys這樣的一個庫，muslibc中的一些功能通過sys call的方式調用到libsel4muslcsys這個接口庫中，這個接口庫就會調用sel4_libs中的相應函數。當然muslibc中的有些函數可能會直接調用libsel4的函數接口（目前還沒有看到muslibc中或者libsel4中有對這兩個庫的對接口的實現，可能這個猜測不對）

sel4runtime：一般程序里面都有一個main函數，作為該程序的入口位置，但是，這個程序的運行并不是從main開始的，在運行main之前，其實還做了其他的一些工作，比如堆棧指針的設置，環境變量的獲取，其他的一些準備工作等等。一般編譯器，比如gcc編譯器編譯一個比如hello world這樣的一個代碼的時候，會指定該程序的入口地址是 _start, 就是會找尋源碼，把 _start開始的代碼放在該程序代碼段的最開始位置，hello_world.c源碼中并沒有 _start這個函數或者標號，所以這個標號是其他地方的，且是會被hello_world.c鏈接進來的源碼，在sel4 tutorial工程里，我們用sel4runtime（里面是源碼）和lshello_world.c一起編譯，鏈接。這個sel4runtime工程里面提供了各個架構的 _start入口標號，該標號緊跟著的是該架構的一些匯編語言，處理堆棧等等，之后跳轉到一個簡單的c函數處，該c函數收集環境變量，傳入參數等，并最終調用main函數。