musl libc 简介与其 porting（一）

musl libc的起源为当时glibc於设计上有诸多不足之处，例如全静态连结因NSS机制而有状况、内部机制甚多而难以维护/移植、组语甚多、pthread实做有bug、子函式库......等等；Rich Felker在维运EWONTFIX此一网站记载甚多後，决定自己打造一套新的libc/runtime。

然而一个非常大的设计更动是，musl libc不支援lazy binding，也就是在动态连结时，符号解析仅在使用时才作连结。这点在musl的rtld (runtime dynamic loader上的设计非常特别，会在 __dls2 这个phase时，直接运行reloc_all()进行权符号解析[1]，若有无法解析的symbol则会拒绝运行、形同於glibc下的LD_BIND_NOW；另一个特点是当时使用dlopen()时，仅有RTLD_NOW被接受。这件事情直到非常後期musl引入了自创的一套流程：deffered binding [2]，在dlopen新的shared object时，会尽可能resolve多数的symbol。其中一个有趣的comment如下：〝call-time plt resolver is intentionally not implemented 〞、〝it is a huge bug surface and demands significant amounts of arch-specific code〞这也是musl libc设计的一个重点 — — 他要尽量减少architecture的porting困难。

好的，说到这边我们切入正题，到底musl libc porting与自身启动上有什麽部份。

首先最重要的是CRT，也就是所谓的C runtime，这边掌管了作业系统核心(i.e. Linux elf loader)跳转进user C program时，最初的初始化与最後的收屍(?)。
然而，出於musl对於RISC-V此类新平台不再支援传统的_init与_fini，故在 "crt" 此一资料夹下，没有平台相依的程序码，仅有stub用的空档案crtn.c。
平台相依的部份被封装在 arch/<platform>/crt_arch.h 中，而PIE时使用的Scrt1，与一般的程序的crt1.c一致。
对於RISC-V平台（或多数平台而言）来说，最原初所需要作的事情包含：
global pointer的初始化、传递dynamic linking时PT_DYNAMIC segment的资料位置、stack pointer的初始化。
其中gp的值与_DYNAMIC的值为link time才知道，故为weak symbol待linker填入。

接下来，便会跳转至crt1.c、做完argc与argv的shifting後，直接掉入 src/env/__libc_start_main.c ，开始作几个重要的处理：
(1) Auxiliary Vector 设定，这是一个许多平台优化程序会常常仰赖的阵列。内含作业系统核心提供的平台资讯，例如有哪些扩增指令集、cache大小、alignment资讯......etc，这点在user program可以使用getauxval()此一函数取得。
(2) Thread Local Storage初始化。在现行multi-threading的世界观下，thread与thread之间共用除了stack外多数的资源，若真的需要thread专属的空间存放资料，会使用TLS，而职掌TLS在哪、大小、初始值，就是CRT的工作。
(3) Stack Smash Protector的canary word初始化。在现代的compiler下，为了避免return address被攻击者覆写，一个简单的机制是透过设定canary word，compiler会自动在stack尾巴插入检查canary word有没有被破坏的code。不过如果编译musl libc时有设定no stack protector时，这点会被关闭。

最後，如果user program有好好使用GCC提供的 constructor 修饰字，musl的作者即便很不情愿（他多次在许多场合抨击相关设计），还是会去执行init_array中的function。

到这边，musl libc CRT的启动已经完全简介过一轮，在下一篇时，我们将会开始进行真正平台相依的程序码移植。

到时会使用的repo在：
https://github.com/Ruinland/musl-rv32port

[1] http://git.musl-libc.org/cgit/musl/tree/ldso/dynlink.c?id=b7a130e0b9195625ea96044ea9fbe99167b112bf#n1689
[2] http://git.musl-libc.org/cgit/musl/commit/?id=6476b8135760659b25c93ff9308425ca98a9e777