Go语言非常适合用来开发存储空间不紧张的嵌入式Linux设备应用程序,可以在性能需求和开发速度上找到一个不错的平衡点。这篇文章将介绍使用Go语言来开发嵌入式Linux应用程序相关内容。
基础说明Go语言的基础说明可以参考:《Go语言基础入门》
Go语言刚开始的时候是基于C语言的,后来慢慢的脱离C独立发展了。到现在版本中Go语言底层已经完全脱离C语言了,运行时、编译器和链接器等主要都是由Go语言编写的了。
Go的编译器(Go compiler)很厉害,对常见平台和架构支持比较全面,你可以在任何可以安装Go开发环境的平台上直接编译出其它平台上的可执行文件,所需要的操作只是调整下Go的环境变量而已。
go tool dist listgo tool dist list -json
编译生成嵌入式Linux应用程序
这里我用的开发平台与架构是 Window 10 基于x64处理器 ;目标平台是NUC980,其使用ARMv5指令集,没有硬件浮运算单元。目标平台只是进行了些基础的设置,相关信息如下:
《新唐NUC980使用记录:访问以太网(LAN8720A) & 启用SSH》
go env
GOOSGOARCH
GOARM
Architecture | Status | GOARM value | GOARCH value |
---|---|---|---|
ARMv4 and below | not supported | n/a | n/a |
ARMv5 | supported | GOARM=5 | GOARCH=arm |
ARMv6 | supported | GOARM=6 | GOARCH=arm |
ARMv7 | supported | GOARM=7 | GOARCH=arm |
ARMv8 | supported | n/a | GOARCH=arm64 |
另外 Linux内核必须使用 EABI ,详细内容可以参考下面链接:
https://github.com/golang/go/wiki/GoArm
针对我这里的目标平台可以使用下面命令来设置全局的Go环境变量:
go env -w GOOS=linux
go env -w GOARCH=arm
go env -w GOARM=5
设置环境变量后正常编译程序就可以生成目标平台的二进制程序了。
我一般不喜欢设置全局环境变量,更加喜欢临时指定目标平台进行编译:
GOOS=linux GOARCH=arm GOARM=5 go build
需要注意的是Windows上命令提示符或者PowerShell中没法用上面这个方式设置,我这里因为安装过git,所以在 git bash 中使用。
下面是编译演示:
下面是在目标平台上运行上面编译产生的程序:
从上面演示中可以看到使用Go来开发嵌入式Linux应用程序是非常方便的,相比传统的使用C/C++来开发,可以省去编译工具链的设置等环节,开发平台的选择也变多了(比如这里就是在Windows上进行开发的)。
go mod tidy
当然用Go来开发也是有缺点的,因为Go默认是静态编译的,所以编译出来的二进制文件很大,比如上面的程序就有1.8M大小。不过静态编译有些时候也是优点,不用处理环境依赖等问题。
二进制文件瘦身前面说Go默认是静态编译的,所以编译出来的二进制文件很大(当然Go也可以动态编译,不过那样用起来就麻烦了),我们可以稍作处理在一定程度上减小程序大小。最简单的就是设置编译选项来减少某些内容来减少程序大小:
go build -ldflags="-s -w"
# -s:忽略符号表和调试信息
# -w:忽略DWARFv3调试信息,使用该选项后将无法使用gdb进行调试
# 具体到这里可以使用下面命令
# GOOS=linux GOARCH=arm GOARM=5 go build -ldflags="-s -w"
如果说上面方式只是稍微减小了程序大小,那么下面这个方法就会大大减小程序大小:
使用UPX工具:https://github.com/upx/upx UPX - the Ultimate Packer for eXecutables
下载对应开发平台上可用的程序(比如我这里下载win64的),然后使用该程序对二进制文件进行处理:
# 压缩file文件
upx file
# 指定压缩级别压缩file文件
upx [压缩级别] file
# 压缩级别可选 -1、-2、-3 ... -8、-9、--best 越后面的压缩率越高
# 对于小于512 KiB的文件默认压缩级别为-8,即 upx -8 file ,否则默认压缩级别为-7
# 解压缩经过压缩的文件
# upx -d file
下面是使用演示:
可以看到这个方式程序大小减小非常明显。
upx的工作原理是将二进制文件进行压缩,然后在头部加入解压缩指令,所以体积上可以减小非常多,不过换来的代价是程序启动的时候解压会有少许时间消耗。另外upx也有其可适用的目标平台,详细内容可以参考其自带的文档。
与C语言混合进行开发嵌入式Linux应用程序有时候避免不了需要使用C语言操作有些功能,Go本身也是可以与C一起工作的:《Go语言与C语言相互调用》
如果与C语言混合进行开发的话C语言部分就必须使用对应的交叉编译工具链来编译了。Go中相关的几个环境变量如下:
CGO_ENABLEDARCCCXX
go env -w XXX=xxx
# 需要注意的是\后不能有空格
GOOS=linux \
GOARCH=arm \
GOARM=5 \
CGO_ENABLED=1 \
AR=arm-buildroot-linux-uclibcgnueabi-ar \
CC=arm-buildroot-linux-uclibcgnueabi-gcc \
CXX=arm-buildroot-linux-uclibcgnueabi-g++ \
go build
下面是个简单的演示:
我的交叉编译工具链是 《新唐NUC980使用记录:访问以太网(LAN8720A) & 启用SSH》 中的版本,所以就在该文章的开发环境中进行
总体来说如果只是用Go语言来开发嵌入式Linux应用程序是比较方便的,可以比C/C++来开发效率上高蛮多。如果项目中混合使用了C/C++那问题也不大。基本上除非是目标设备的存储空间非常小,不然的话使用Go语言来开发嵌入式Linux应用程序还是值得尝试的。