良许Linux教程网 干货合集 聊聊RTOS内核中的钩子

聊聊RTOS内核中的钩子

市面上绝大多数操作系统都具备一类被称为”HOOK函数”(或者钩子函数)的API函数接口。

无论是Windows、Linux桌面操作系统,还是如RT-Thread、µC/OS、FreeRTOS这样的实时操作系统,都能看到HOOK函数的存在。

可能许多人会产生疑问:什么是HOOK函数?它有什么用处?

下面以µC/OS为例来解释什么是HOOK函数。

什么是HOOK函数?

HOOK函数,也叫钩子函数,是一种被操作系统内部调用的函数。

如果启用了HOOK,在特定事件发生时,操作系统就会调用相应的钩子函数(由用户编写的钩子函数)。

例如,在RTOS中删除一个任务时,就会调用相应的App_TaskIdleHook函数(这个”App_TaskIdleHook”函数需要用户自己编写)。

在网上搜索关于HOOK的内容,大多数以Windows为例,描述了钩子函数的作用和示例。例如,百度百科上的描述如下:

“钩子函数是Windows消息处理机制的一部分,通过设置钩子,应用程序可以在系统级别上对所有消息和事件进行过滤,并访问正常情况下无法访问的消息。钩子本质上是一段用于处理系统消息的程序,通过系统调用将其挂入系统中。”

为什么叫“钩子”?

网上有很多说法,比如:被操作系统“钩”住了。感兴趣的读者可以上网了解。

HOOK函数的用途和用法

我们熟悉的µC/OS、 FreeRTOS等RTOS实时操作系统中都有Hook函数,在config配置文件中使能对应的开关即可使用。

下面结合µC/OS来讲讲HOOK函数的用途和用法:

1.配置HOOK

在很多RTOS中都有一个(或多个)配置文件,来配置(裁剪)系统。

比如在µC/OS中,就有os_cfg.h系统配置文件。其实就是一些使能开关,需要的功能开启,不需要的关系,以达到裁剪系统的作用。

                                       /* ---------------------- MISCELLANEOUS ----------------------- */
#define OS_APP_HOOKS_EN           1    /* Application-defined hooks are called from the uC/OS-II hooks */
#define OS_ARG_CHK_EN             0    /* Enable (1) or Disable (0) argument checking                  */
#define OS_CPU_HOOKS_EN           1    /* uC/OS-II hooks are found in the processor port files         */

#define OS_DEBUG_EN               1    /* Enable(1) debug variables                                    */

同样,HOOK函数也是通过cfg配置文件进行使能,比如:

#define OS_APP_HOOKS_EN           1
#define OS_CPU_HOOKS_EN           1

**0:关闭;

**

1:开启;

同理,在FreeRTOS中一样也有类似配置:

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我们开启需要使用HOOK即可。

2.使用TaskIdleHook

TaskIdleHook,即任务空闲钩子函数,在任务空闲的时候,会调用该钩子函数。

这个钩子函数,在很多操作系统中都有,在任务空闲(其他所有任务都挂起)的时候,会调用该Hook函数。

比如:我们所说的CPU利用率,就是在空闲任务中进行统计的,拿µC/OS来说:

void  OS_TaskIdle (void *p_arg)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                     /* Allocate storage for CPU status register           */
    OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;
#endif
    p_arg = p_arg;                               /* Prevent compiler warning for not using 'p_arg'     */
    for (;;) {
        OS_ENTER_CRITICAL();
        OSIdleCtr++;
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OSTaskIdleHook();                        /* Call user definable HOOK                           */
    }
}
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系统空闲钩子函数OSTaskIdleHook:

#if OS_CPU_HOOKS_EN > 0u
void  OSTaskIdleHook (void)
{
#if OS_APP_HOOKS_EN > 0u
    App_TaskIdleHook();
#endif
}
#endif
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应用空闲钩子函数App_TaskIdleHook:

如果使能了怎会执行该函数,需要我们自己实现,比如:空闲统计数值超过50次,我们打印一段信息:

void  App_TaskIdleHook (void)
{
  UserIdleCtr++;  //¿ÕÏмÆÊý

  if(50 printf("SYS_IDLE");
  }
}

看到这里,大家明白了HOOK函数原理了吗?从系统内部一步一步分析,其实很简单。

因为操作系统大多数时候都处于空闲状态,IDLE空闲函数会比较频繁执行,可能很多人怎么理解。

HOOK函数就上面说的,会在特定的事件到来之际,被调用执行,IDLE空闲任务比较频繁,像删除Task任务这种事件就很少,该类HOOK函数就很少产生。

好了,主要就分享到这里,希望对你认识HOOK函数有帮助!

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作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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