musl libc的支持¶
本章介绍使用musl libc构建openEuler Embedded。
musl libc的介绍¶
musl libc是构建在Linux系统调用API之上的C标准库的实现，是一个轻量级libc库，用于嵌入式操作系统和移动设备。它包括在基本语言标准、POSIX和广泛认可的扩展中定义的接口。
meta-musl层介绍¶
meta-musl 层包含所有涉及musl libc的软件包的补丁，该层以叠加 *.bbappend 的形式，把musl libc相关修改到对应软件包上。对于后续软件包的适配可直接在meta-musl层中进行修改，更加利于后期管理和维护。
meta-musl 层目录结构如下
tree -L 3 .
.
├── conf
│ └── layer.conf
├── recipes-connectivity
│ ├── iproute2
│ │ ├── iproute2
│ │ └── iproute2_%.bbappend
├── recipes-core
│ ├── dsoftbus
│ │ ├── dsoftbus
│ │ └── dsoftbus_%.bbappend
├── ......
├── ......
└── ......
构建环境¶
构建环境推荐：master
构建环境指导：详见 基于 oebuild 快速构建
编译器构建指导：musl交叉工具链的生成可 参考编译器构建指导
qemu镜像的构建¶
1.构建环境示例
参考 基于 oebuild 快速构建 初始化容器环境，生成配置文件时使用如下命令
oebuild generate -p aarch64-std -t /path/to/aarch64-openeuler-linux-musl -f musl
Attention
当前在容器里是没有musl-arm64的工具链，需要按照上面工具链的生成指导生成
2.构建命令
键入 oebuild bitbake 进入容器环境后，执行下面命令即可编译镜像
bitbake openeuler-image
3.构建镜像生成目录示例
结果件默认生成在构建目录下的output目录下：
/usr1/build/ouput
镜像运行 QEMU参考运行指导
树莓派镜像的构建¶
1.构建命令示例
oebuild generate -p raspberrypi4-64 -t /path/to/aarch64-openeuler-linux-musl -f musl
oebuild bitbake
bitbake openeuler-image
2.构建镜像生成目录
结果件默认生成在构建目录下的output目录下：
/usr1/build/ouput
镜像运行 树莓派参考运行指导
musl与glibc性能对比测试¶
性能测试平台采用了主频为600Mhz的树莓派4B，测试集采用了libc-bench、coremark、lmbench、unixbench，以下为测试集简介：
测试集 |
简介 |
|---|---|
libc-bench |
musl 官方提供的测试集，用于时间和内存效率的测试，该测试集中比较了各种C/POSIX标准库函数的实现。 |
coremark |
CoreMark是由EEMBC提出的基准测试程序， 是评测嵌入式芯片性能的最常用测试程序之一。 |
lmbench |
lmbench 是个用于评价系统综合性能的多平台开源 benchmark，能够测试包括文档读写、 内存操作、进程创建销毁开销、网络等性能。 |
unixbench |
unixbench是一个用于测试unix系统性能的工具。 |
libc-bench性能测试¶
1.执行时间测试
测试项 |
glibc执行时间(s) |
musl执行时间(s) |
性能比 |
|---|---|---|---|
b_malloc_sparse |
0.133191926 |
0.155694333 |
-14% |
b_malloc_bubble |
0.132751351 |
0.160789685 |
-17% |
b_malloc_tiny1 |
0.004129741 |
0.006242797 |
-34% |
b_malloc_tiny2 |
0.003741592 |
0.004415814 |
-15% |
b_malloc_big1 |
0.030093408 |
0.085103333 |
-65% |
b_malloc_big2 |
0.026437222 |
0.059723722 |
-56% |
b_malloc_thread_stress |
0.057703185 |
0.191215629 |
-70% |
b_malloc_thread_local |
0.040528055 |
0.1589995 |
-75% |
b_string_strstr(abcd) |
0.022583204 |
0.033620482 |
-33% |
b_string_strstr(azby) |
0.022762333 |
0.052186926 |
-56% |
b_string_strstr(ac) |
0.023064741 |
0.034024092 |
-32% |
b_string_strstr(aaac) |
0.02253924 |
0.034291277 |
-34% |
b_string_strstr(aaaaac) |
0.024667129 |
0.038916833 |
-37% |
b_string_memset |
0.021160371 |
0.016245278 |
30% |
b_string_strchr |
0.028452092 |
0.044776333 |
-36% |
b_string_strlen |
0.01696987 |
0.025606074 |
-34% |
b_pthread_createjoin_serial1 |
0.546294574 |
0.589207315 |
-7% |
b_pthread_createjoin_serial2 |
0.518631648 |
0.443272055 |
17% |
b_pthread_create_serial1 |
0.452602518 |
0.405491611 |
12% |
b_pthread_uselesslock |
0.167918796 |
0.151241092 |
11% |
b_stdio_putcgetc |
0.269504648 |
0.296806204 |
-9% |
b_pthread_createjoin_minimal1 |
0.526583 |
0.565946184 |
-7% |
b_pthread_createjoin_minimal2 |
0.455035314 |
0.490921982 |
-7% |
备注 ：性能比由 glibc执行时间/musl执行时间-1 计算得到。
2.内存占用测试
虚拟内存占用测试
测试项 |
glibc(KB) |
musl(KB) |
glibc_virt/musl_virt |
|---|---|---|---|
b_malloc_sparse |
38992 |
8480 |
4.60 |
b_malloc_bubble |
39364 |
156 |
252.33 |
b_malloc_tiny1 |
688 |
32 |
21.50 |
b_malloc_tiny2 |
688 |
628 |
1.10 |
b_malloc_big1 |
160 |
24 |
6.67 |
b_malloc_big2 |
80192 |
87404 |
0.92 |
b_malloc_thread_stress |
16808 |
52 |
323.23 |
b_malloc_thread_local |
16808 |
80 |
210.10 |
b_string_strstr(abc) |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_strstr(azby) |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_strstr(ac) |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_strstr(aaac) |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_strstr(aaaaac) |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_memset |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_strchr |
160 |
16 |
10.00 |
b_string_strlen |
160 |
16 |
10.00 |
b_pthread_createjoin_serial1 |
8352 |
16 |
522.00 |
b_pthread_createjoin_serial2 |
32928 |
16 |
2058.00 |
b_pthread_create_serial1 |
20480820 |
50016 |
409.49 |
b_pthread_uselesslock |
8352 |
16 |
522.00 |
b_stdio_putcgetc |
160 |
16 |
10.00 |
b_stdio_putcgetc_unlocked |
160 |
16 |
10.00 |
b_regex_compile |
160 |
40 |
4.00 |
b_regex_search |
160 |
16 |
10.00 |
b_regex_search |
160 |
16 |
10.00 |
b_pthread_createjoin_minimal1 |
8352 |
16 |
522.00 |
b_pthread_createjoin_minimal2 |
41120 |
16 |
2570.00 |
物理内存占用测试
测试项 |
glibc(KB) |
musl(KB) |
glibc_res/musl_res |
|---|---|---|---|
b_malloc_sparse |
38980 |
8480 |
4.60 |
b_malloc_bubble |
39240 |
92 |
426.52 |
b_malloc_tiny1 |
568 |
32 |
17.75 |
b_malloc_tiny2 |
568 |
604 |
0.94 |
b_malloc_big1 |
32 |
24 |
1.33 |
b_malloc_big2 |
8044 |
16072 |
0.50 |
b_malloc_thread_stress |
164 |
52 |
3.15 |
b_malloc_thread_local |
184 |
80 |
2.30 |
b_string_strstr(abc) |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_strstr(azby) |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_strstr(ac) |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_strstr(aaac) |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_strstr(aaaaac) |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_memset |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_strchr |
20 |
16 |
1.25 |
b_string_strlen |
20 |
16 |
1.25 |
b_pthread_createjoin_serial1 |
28 |
16 |
1.75 |
b_pthread_createjoin_serial2 |
68 |
16 |
4.25 |
b_pthread_create_serial1 |
20724 |
10016 |
2.07 |
b_pthread_uselesslock |
28 |
16 |
1.75 |
b_stdio_putcgetc |
24 |
16 |
1.50 |
b_stdio_putcgetc_unlocked |
24 |
16 |
1.50 |
b_regex_compile |
32 |
28 |
1.14 |
b_regex_search |
32 |
16 |
2.00 |
b_regex_search |
84 |
16 |
5.25 |
b_pthread_createjoin_minimal1 |
28 |
16 |
1.75 |
b_pthread_createjoin_minimal2 |
76 |
16 |
4.75 |
系统可回收内存测试
测试项 |
glibc(KB) |
musl(KB) |
glibc_dirty/musl_dirty |
|---|---|---|---|
b_malloc_sparse |
38976 |
8480 |
4.60 |
b_malloc_bubble |
39236 |
92 |
426.48 |
b_malloc_tiny1 |
564 |
32 |
17.63 |
b_malloc_tiny2 |
564 |
604 |
0.93 |
b_malloc_big1 |
28 |
24 |
1.17 |
b_malloc_big2 |
8040 |
13052 |
0.62 |
b_malloc_thread_stress |
160 |
52 |
3.08 |
b_malloc_thread_local |
180 |
80 |
2.25 |
b_string_strstr(abc) |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_strstr(azby) |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_strstr(ac) |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_strstr(aaac) |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_strstr(aaaaac) |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_memset |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_strchr |
16 |
16 |
1.00 |
b_string_strlen |
16 |
16 |
1.00 |
b_pthread_createjoin_serial1 |
24 |
16 |
1.50 |
b_pthread_createjoin_serial2 |
64 |
16 |
4.00 |
b_pthread_create_serial1 |
20720 |
10016 |
2.07 |
b_pthread_uselesslock |
24 |
16 |
1.50 |
b_stdio_putcgetc |
20 |
16 |
1.25 |
b_stdio_putcgetc_unlocked |
20 |
16 |
1.25 |
b_regex_compile |
28 |
28 |
1.00 |
b_regex_search |
28 |
16 |
1.75 |
b_regex_search |
80 |
16 |
5.00 |
b_pthread_createjoin_minimal1 |
24 |
16 |
1.50 |
b_pthread_createjoin_minimal2 |
72 |
16 |
4.50 |
coremark性能测试¶
1.单线程测试
glibc测试结果
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size : 666
Total ticks : 12256
Total time (secs): 12.256000
Iterations/Sec : 3263.707572
Iterations : 40000
Compiler version : GCC10.3.1
Compiler flags : -O2 -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt
Memory location : Please put data memory location here
(e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc : 0xe9f5
[0]crclist : 0xe714
[0]crcmatrix : 0x1fd7
[0]crcstate : 0x8e3a
[0]crcfinal : 0x25b5
Correct operation validated. See README.md for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 3263.707572 / GCC10.3.1 -O2 -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt / Heap
musl测试结果
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size : 666
Total ticks : 12333
Total time (secs): 12.333000
Iterations/Sec : 3243.330901
Iterations : 40000
Compiler version : GCC10.3.1
Compiler flags : -O2 -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt
Memory location : Please put data memory location here
(e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc : 0xe9f5
[0]crclist : 0xe714
[0]crcmatrix : 0x1fd7
[0]crcstate : 0x8e3a
[0]crcfinal : 0x25b5
Correct operation validated. See README.md for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 3243.330901 / GCC10.3.1 -O2 -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt / Heap
综上，得到glibc得分为 5.45 Coremark/Mhz ，musl得分为 5.41 Coremark/Mhz 。
2.多线程测试
glibc测试结果
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size : 666
Total ticks : 12284
Total time (secs): 12.284000
Iterations/Sec : 13025.073266
Iterations : 160000
Compiler version : GCC10.3.1
Compiler flags : -O2 -DMULTITHREAD=4 -DUSE_PTHREAD -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt
Parallel PThreads : 4
Memory location : Please put data memory location here
(e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc : 0xe9f5
[0]crclist : 0xe714
[1]crclist : 0xe714
[2]crclist : 0xe714
[3]crclist : 0xe714
[0]crcmatrix : 0x1fd7
[1]crcmatrix : 0x1fd7
[2]crcmatrix : 0x1fd7
[3]crcmatrix : 0x1fd7
[0]crcstate : 0x8e3a
[1]crcstate : 0x8e3a
[2]crcstate : 0x8e3a
[3]crcstate : 0x8e3a
[0]crcfinal : 0x25b5
[1]crcfinal : 0x25b5
[2]crcfinal : 0x25b5
[3]crcfinal : 0x25b5
Correct operation validated. See README.md for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 13025.073266 / GCC10.3.1 -O2 -DMULTITHREAD=4 -DUSE_PTHREAD -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt / Heap / 4:PThreads
musl测试结果
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size : 666
Total ticks : 12281
Total time (secs): 12.281000
Iterations/Sec : 13028.255028
Iterations : 160000
Compiler version : GCC10.3.1
Compiler flags : -O2 -DMULTITHREAD=4 -DUSE_PTHREAD -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt
Parallel PThreads : 4
Memory location : Please put data memory location here
(e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc : 0xe9f5
[0]crclist : 0xe714
[1]crclist : 0xe714
[2]crclist : 0xe714
[3]crclist : 0xe714
[0]crcmatrix : 0x1fd7
[1]crcmatrix : 0x1fd7
[2]crcmatrix : 0x1fd7
[3]crcmatrix : 0x1fd7
[0]crcstate : 0x8e3a
[1]crcstate : 0x8e3a
[2]crcstate : 0x8e3a
[3]crcstate : 0x8e3a
[0]crcfinal : 0x25b5
[1]crcfinal : 0x25b5
[2]crcfinal : 0x25b5
[3]crcfinal : 0x25b5
Correct operation validated. See README.md for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 13028.255028 / GCC10.3.1 -O2 -DMULTITHREAD=4 -DUSE_PTHREAD -DPERFORMANCE_RUN=1 -lrt / Heap / 4:PThreads
综上，得到glibc得分为 21.74 Coremark/Mhz ，musl得分为 21.75 Coremark/Mhz 。
lmbench OS性能测试¶
1.处理器进程操作时间(微秒)
测试项 |
glibc |
musl |
性能差异 |
|---|---|---|---|
null call |
4.19 |
4.36 |
-3.90% |
null I/O |
4.43 |
4.48 |
-1.12% |
stat |
12.8 |
13.1 |
-2.29% |
open clos |
29.6 |
29.3 |
1.02% |
slct TCP |
19.3 |
19.4 |
-0.52% |
sig inst |
6.2 |
6.6 |
-6.06% |
sig hndl |
24.8 |
24.4 |
1.64% |
fork proc |
645 |
488 |
32.17% |
exec proc |
765 |
580 |
31.90% |
sh proc |
4899 |
2212 |
121.47% |
2.上下文切换时间(微秒)
测试项 |
glibc |
musl |
性能差异 |
|---|---|---|---|
2p/0K ctxsw |
24.9 |
23.3 |
6.87% |
2p/16K ctxsw |
23.8 |
24.2 |
-1.65% |
2p/64K ctxsw |
24.2 |
20.7 |
16.91% |
8p/16K ctxsw |
28.3 |
24.3 |
16.46% |
8p/64K ctxsw |
27.6 |
26.6 |
3.76% |
16p/16K ctxsw |
28.2 |
26.6 |
6.02% |
16p/64K ctxsw |
37.9 |
36 |
5.28% |
3.本地管道通信延迟(微秒)
测试项 |
glibc |
musl |
性能差异 |
|---|---|---|---|
Pipe |
84.3 |
81.2 |
3.82% |
AF UNIX |
81.9 |
71.7 |
14.23% |
UDP |
144.6 |
133.7 |
8.15% |
TCP |
199.1 |
196.1 |
1.53% |
TCP conn |
556 |
556 |
0.00% |
4.文件延迟(微秒)
测试项 |
glibc |
musl |
性能差异 |
|---|---|---|---|
0K File Create |
52.4 |
52.6 |
-0.38% |
0K File Delete |
37.1 |
37.5 |
-1.07% |
10K File Create |
106.5 |
104.1 |
2.31% |
10K File Delete |
59.8 |
60.7 |
-1.48% |
Mmap Latency |
21.8K |
21.8K |
0.00% |
Prot Fault |
3.325 |
3.342 |
-0.51% |
Page Fault |
1.7151 |
1.7067 |
0.49% |
100fd selct |
10.5 |
10.6 |
-0.94% |
5.本地通信带宽(MB/s)
测试项 |
glibc |
musl |
性能差异 |
|---|---|---|---|
Pipe |
303 |
306 |
0.99% |
AF UNIX |
592 |
746 |
26.01% |
TCP |
373 |
425 |
13.94% |
File reread |
1028.7 |
1020.9 |
-0.76% |
Mmap reread |
2837.4 |
2837.6 |
0.01% |
Bcopy (libc) |
1637.4 |
1639.8 |
0.15% |
Bcopy(hand) |
1613 |
1635.1 |
1.37% |
Mem read |
2128 |
2124 |
-0.19% |
Mem write |
1681 |
1680 |
-0.06% |
unixbench性能测试¶
测试项 |
musl |
glibc |
基准线 |
musl对比基准线 |
glibc对比基准线 |
|---|---|---|---|---|---|
Dhrystone 2 using register variables |
4981154.2 lps |
6244531.8 lps |
116700.0 lps |
426.8 |
535.1 |
Double-Precision Whetstone |
1059.1 MWIPS |
1062.0 MWIPS |
55.0 MWIPS |
192.6 |
193.1 |
Execl Throughput |
1215.8 lps |
653.9 lps |
43.0 lps |
282.7 |
152.1 |
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks |
62370.8 KBps |
59823.5 KBps |
3960.0 KBps |
157.5 |
151.1 |
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks |
17242.5 KBps |
16201.4 KBps |
1655.0 KBps |
104.2 |
97.9 |
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks |
195350.9 KBps |
191638.2 KBps |
5800.0 KBps |
336.8 |
330.4 |
Pipe Throughput |
58289.1 lps |
58878.8 lps |
12440.0 lps |
46.9 |
47.3 |
Pipe-based Context Switching |
12190.6 lps |
12742.8 lps |
4000.0 lps |
30.5 |
31.9 |
Process Creation |
1596.9 lps |
1209.4 lps |
126.0 lps |
126.7 |
96 |
Shell Scripts (1 concurrent) |
1894.0 lpm |
1516.3 lpm |
42.4 lpm |
446.7 |
357.6 |
Shell Scripts (8 concurrent) |
594.4 lpm |
478.0 lpm |
6.0 lpm |
990.6 |
796.7 |
System Call Overhead |
46124.2 lps |
46279.8 lps |
15000.0 lpm |
30.7 |
30.9 |
综上，基于glibc的树莓派系统跑分结果为 146.5 ，基于muslc的树莓派系统跑分结果为 161.6 。