QNX与Linux基础差异对比

前言

在CP  Autosar开发中，客户使用的接口以及这个接口的行为，虽然可以通过RTE定义清楚，但是RTE接口本身需要供应商和客户双方约定好。

然而，到了SoC端开发AP Autosar，情况就变得不一样了。很多名词我们经常会提到，这个代码是跨平台的，这个代码符合POSIX标准，这个代码能在Like-Unix系统上正常运行，这个代码可以兼容安卓内核。

我们不经疑惑，在汽车电子中，AP该如何去写代码？在ADAS控制器领域，真正去使用的操作系统有打过RT patch的Linux系统和商业版本的QNX系统。安卓和mac更多的应用在车机系统。

对于QNX系统和Linux系统的内核差异，我们抛开宏内核、微内核之类的争议不谈。单纯从开发应用的角度而言，QNX和Linux系统的差异到底有多大，在开发的时候需要注意哪些细节问题？本文将尝试盘点接口/应用层级的差异。

作者前前后后花了几个月时间尝试去研究QNX系统下的编程与调试，在这边做个总结，也给大家做个汇报。

QNX与Linux基础差异对比

QNX是微内核、Linux是宏内核

QNX是硬实时操作系统、Linux是软实时操作系统

QNX和Linux均是类Unix操作系统

QNX支持POSIX PSE54标准，Linux支持POSIX标准，但不一定支持PSE54标准。

就调度策略而言，Linux支持Fifo,RR，other，deadline，batch策略。而QNX支持Sporadic、RR、FIFO策略。两者有差异。

就IPC通讯机制（Socket、Signal、MessageQueue、Pipe、Shared Memory、信号量）而言，Linux支持POSIX相关标准之外，还额外支持System V相关接口。QNX支持POSIX标准，也有独有的Message Passing机制。总的来说，从功能角度来讲，大差不差。

就性能优化而言，各有各的特点，如果做到性能的极致，同时还要兼顾跨平台，需要对Linux、QNX做一些抽象。

文件系统两者不一样。

QNX与Linux应用差异对比

根目录下的差异

QNX和Linux在根目录这个层级上是有差异的，在Linux系统根目录有如下差异：

bin、dev、home、lib、opt、sbin、sys、usr、data、etc、lib、proc、tmp、var等文件夹。重要的命令行程序存放于bin目录下，库文件存放于lib目录下，系统库的索引环境变量为lib和usr/lib。tmp目录每次重启均会清零，etc目录会存放配置文件。proc目录存放程序运行的相关信息。dev目录会将内核相关的设备以文件的形式映射出来。

QNX系统根目录下有debug、dev、etc、lib、opt、proc、bin、sbin、tmp、usr、var目录。命令行相关程序存放于debug文件夹内，同时相关库也会存放在debug文件夹中。QNX系统中的proc文件夹内容与Linux系统中的内容相差较大，QNX内容更少，如果有软件是基于proc目录做策略的话，需要特别注意。QNX系统其他目录对比Linux系统，相差不大。

命令行的差异

在嵌入式系统中，我们会裁剪QNX和Linux系统，因此很多命令不一定会全部支持。对于我们经常需要用到的命令，例如ls,top等等，是否会有区别呢？就系统而言，两边到底有多大差距呢？这个问题值得我们去思考。我们从文件操作、性能调试、网络分析三个角度来对比两个系统的差异。

文件/文件系统操作命令：

ls,pwd,cd,cp,rm并无多大区别。

df -h查看文件分区情况两者并无区别。

mount/umount命令有区别，在QNX系统中，采用mount /dev/xxx  /yyy的形式挂载文件系统。umount  -f  xxx取消挂载。

性能分析相关的命令：

top命令可以查看程序的状态，然后展示的内容有些许区别，命令的使用也有蛮大的区别。

QNX系统专有的hogs，pidin、ps命令对程序进行分析。

QNX系统无法使用strace命令来获取程序的系统调用，但是有tracelogger、traceprinter工具抓取相关信息，当然也可以抓取kernel event trace，而Linux系统可以直接使用strace、perf工具实现更多的功能。

QNX系统可以使用Valgrind进行内存相关的分析，而Linux系统需要额外按照这个命令。

QNX系统可以使用类似gdb的方式进行远程调试，也可以生成coredump文件，这个机制与Linux系统上有差异，但是功能上类似的。QNX系统还支持优先级反转的检测，Linux系统上没遇见过相关的成熟方案。

代码覆盖率相关的功能，应用的方式感觉大差不差，需要额外确认gtest是不是支持QNX系统，以便于完成工具链的闭环。

网络分析：

首先，QNX系统没有tcpdump工具（文档中是有的，实际在环境中并没有），真是非常可惜，Linux系统支持tcpdump，支持libpcap库所提供的相关特性。Linux系统常用的网络工具：tcpdump、iperf，ss，netstat、ifconfig、ping、ip、lsof、arp等等。一般网路工具需要覆盖1.网卡诊断查看相关功能 2.网卡性能检测 3.网络抓包 4.端口查看 5.网络连接查看 6.流量分析等等。

QNX系统上网络分析工具比较缺乏。Ifconfig、ping功能是类似的，sockstat是list所有socket信息含UDS相关的socket。netstat命令可以查看网络状态，可以看到丢包相关的数据。iperf3工具也可以正常使用。arp命令可以正常查看路由表。

就工具而言，QNX系统有一点让我无法容忍，响应一个命令需要半天、半天、半天、重要的事情说三遍！！！！！！

系统编程的差异

本节从创建进程、创建线程、锁、共享内存、网络编程、定时器、信号几个角度来确认两者的差异。

创建进程：

Linux系统常用fork+execv函数族，QNX系统 不支持fork，须采用posix_spawn函数族，Linux系统也支持这个posix_spawn函数族，但是很多代码并不会调用这个函数。

创建线程：

QNX系统和Linux系统均采用pthread_xxx函数族，但是有一点必须特别注意，亲测QNX系统中pthread_setname_np接口并不起作用，但是程序可以正常运行，Linux系统中这个接口调用是正常的，也可能是我对QNX系统理解的不到位。

锁创建：

sem_xxx POSIX标准的函数族，QNX系统和Linux系统均支持，System V接口在QNX系统中不支持。

共享内存创建：

Shm_xxx函数族POSIX标准的函数族，QNX系统和Linux系统均支持。但是这两者还是有差异的，QNX系统会在/dev/shmem目录下生成相关的共享内存文件，而Linux系统会在/dev/shm目录下生成相关的文件。此外，亲测当设置文件名时，文件名带不带路径，例如“a/shm1.shm”在两个系统中的实际效果不一致，但是程序会正常运行。

网络编程：

Linux支持很多特殊的特性：bpf、libpcap、netfilter机制等等。QNX系统没有bpf、没有libpcap、没有netfilter。Linux可以对socket本身设置优先级，QNX系统不支持。因此像开源时间同步代码linuxptp大概率在QNX系统上无法正常编译（没试过，但是用了linuxptp用了一些bpf的机制）。如果是普通的UDP、TCP开发，接口还是兼容的，但是对raw socket开发或者需要利用kernel机制的一些优化，则无法兼容。

总的来说，网络编程这块，QNX系统和Linux系统还是蛮大的，虽然POSIX接口是统一的，但是很多特殊的操作系统设计特性真是不兼容。尤其是用到setsockopt这个接口时，需要特殊特别特意的关注！！！！！！

定时器创建：

Linux系统的定时器有很多方式：alarm、timer_create/ timer_settime函数族、setitimer接口等等。QNX系统的教程说是支持这几个接口，并没有实际应用过，暂定兼容的。

信号的创建：

signal接口两者是兼容的，更高级的用法没试过。

编译的差异对比

对Linux系统交叉编译时，不需要显示的指定glibc库，也不需要显示的初始化编译器的环境。

而对QNX系统交叉编译时，首先需要调用qnxxxx_env脚本初始化环境，必须要显示的用-l c指定c库的链接，同时需要指定std的语言，同时QNX系统支持qcc和gcc两套编译器，亲测均可生成在QNX系统上运行的可执行文件。C++程序需要指定std变量并使用-lc++链接c++库。QNX系统若需要支持gnu特性，需要显示的指明gnu++11标准。对于socket编程，需要使用-lsocket指令显示链接相关库。

总而言之，qnx系统的交叉编译还是有很多注意点的。

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