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131 changes: 131 additions & 0 deletions docs/arceos-modules/runtime/index.md
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@@ -0,0 +1,131 @@
# 运行时模块

运行时模块为使用 ArceOS 的裸机应用提供了必要的运行时支持。运行时模块会在调用裸机程序的 `main`函数之前进行一些初始化工作,例如初始化内存分配器、初始化文件系统等。运行时模块还在 rust 的语言层面提供了 `no_std`支持,如设置 panic handler 等。使用 ArceOS 的裸机应用必须链接此库。

## 包功能特性

运行时模块提供了以下可选的功能特性:

- `alloc`:提供动态内存分配支持
- `paging`:提供虚拟内存操作支持
- `irq`:提供中断处理支持
- `multitask`:提供多任务(多线程)支持
- `smp`:提供多核支持,即 SMP (symmetric multiprocessing)
- `fs`:提供文件系统支持
- `net`:提供网络支持
- `display`:提供图形显示支持

上述特性均为可选特性,且默认情况下均不启用。

## 导出函数

运行时模块提供了以下导出函数:

- `rust_main`: ArceOS 运行时的入口点
- `rust_main_secondary`: 多核情况下的次要入口点,即其他核上 ArceOS 运行时的入口点

### `rust_main`

`rust_main`函数是 ArceOS 运行时的入口点,其原型如下:

```rust
#[unsafe(no_mangle)]
pub extern "C" fn rust_main(cpu_id: usize, dtb: usize) -> !;
```

这个函数会被 `axhal`(硬件抽象层)模块的引导代码调用,`cpu_id`是当前 CPU 的 ID,`dtb`(device tree blob)是设备树的地址。`rust_main`函数会在初始化运行时环境完成后,调用裸机应用的 `main`函数。

### `rust_main_secondary`

`rust_main_secondary`函数是多核情况下的次要入口点,在多核情况下,`axhal`会在主核上调用 `rust_main`,在其他核上调用 `rust_main_secondary`。其原型如下:

```rust
#[unsafe(no_mangle)]
pub extern "C" fn rust_main_secondary(cpu_id: usize) -> !;
```

## 主要功能

在 `rust_main`函数中,运行时模块会根据启用的 feature 进行初始化工作,feature与功能的对应关系如下:

- 不需要feature:初始化平台设备、初始化驱动模块

```rust
info!("Initialize platform devices...");
axhal::platform_init();
```
```rust
let all_devices = axdriver::init_drivers();
```
- alloc:初始化内存分配器、虚拟内存管理模块

```rust
#[cfg(feature = "alloc")]
init_allocator();
```
- paging:启用页表操作支持。

```rust
#[cfg(feature = "paging")]
axmm::init_memory_management();
```
- multitask:初始化多任务的调度器

```rust
#[cfg(feature = "multitask")]
axtask::init_scheduler();
```
- fs:初始化文件系统
- net:初始化网络模块
- display:初始化图形显示模块

```rust
#[cfg(any(feature = "fs", feature = "net", feature = "display"))]
{
#[allow(unused_variables)]
let all_devices = axdriver::init_drivers();

#[cfg(feature = "fs")]
axfs::init_filesystems(all_devices.block);

#[cfg(feature = "net")]
axnet::init_network(all_devices.net);

#[cfg(feature = "display")]
axdisplay::init_display(all_devices.display);
}
```
- smp:启用对称多处理(SMP)支持,启动其他 CPU 核

```rust
#[cfg(feature = "smp")]
self::mp::start_secondary_cpus(cpu_id);
```
- irq:初始化中断处理模块,包括设置时钟中断处理函数

```rust
#[cfg(feature = "irq")]
{
info!("Initialize interrupt handlers...");
init_interrupt();
}

```
- tls:初始化线程本地存储(TLS),但同时需要未启用 multitask

```rust
#[cfg(all(feature = "tls", not(feature = "multitask")))]
{
info!("Initialize thread local storage...");
init_tls();
}
```
- rtc:启用实时时钟(Real-Time Clock),打印启动时间

```
#[cfg(feature = "rtc")]
ax_println!(
"Boot at {}\n",
chrono::DateTime::from_timestamp_nanos(axhal::time::wall_time_nanos() as _),
);
```
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是否可以添加一下在所有feature启动后的 rust_main 和 rust_main_secondary 的启动流程分析?