一种可移植软件的设计方案

1、一种可移植软件的设计方案在当今的软件设计中，为了在不同的产品线上重复用法相同的代码，需要将代码从一个平台移植到另一个平台。虽然这种代码的重复利用十分重要，但是很少有人研究该采纳何种办法来削减设计可移植软件的成本，本文将介绍一种可行的设计计划。可移植代码的重要性过去，应用程序普通不需要运行在不同的硬件平台和不同的操作系统上，因此开发者也不需要考虑让代码运行到多平台上的问题。随着技术的进展，市场竞争的激烈，厂家必需不断开发新产品。假如是需要为新产品重新设计新软件，一来开发周期长，另一方面，代码要经过严格测试后才干推出，就会影响产品的面市时光。因此，将已有的、已经过测试的代码移植到新产品上就是一个很

2、好的方法，进而开发者被要求 设计出可运行在不同硬件平台或不同操作系统下的应用程序。但是，因为系统设计可挑选不同的设备、不同的子系统以及cpu，范围十分广泛，这样的不确定性势必会增强开发多平台软件的难度。用法抽象层设计可移植代码抽象层的先进之处在于它能够提取应用程序的基本内容，并将其与系统实现相隔离。这里关键是要将应用程序的规律算法与其运行环境相隔离。例如，在读取文件时，应用程序应当只关怀文件的内容，而不在意文件是存在于fat文件系统中，还是ext2文件系统中；在数据通信中，通信双方应当只关怀收发的数据本身，至于数据传输的媒体则不是应用程序该考虑的。多平台软件的系统构成1所示，这种办法可广泛地应

3、用在各种应用程序中。就像系统的机械组件可以被抽象，通信接口、cpu资源、存储设备等也可以被抽象。灵便用法抽象层可以将应用程序简化为一个紧凑并可重复利用的代码。图1 多平台软件系统构成图操作系统抽象层操作系统函数永久不要被挺直调用，应将其包装到一个“操作系统抽象层”的库中，把应用程序从底层的操作系统中脱离出来。于是，当将应用程序移植到其他操作系统时，只要容易地移植操作系统抽象层即可，无需修改应用程序的代码。 这不仅将原应用程序的正确性和牢靠性带到了新平台上，还加速了移植过程。此外，当在向新平台移植的过程中发觉错误时，操作系统抽象层将是调试的最有效的起点。操作系统抽象层应当输出函数原型，同时，不管

4、底层的操作系统是如何实现的，抽象层应当对应用程序躲藏它们的一些特别行为。例如，拿对信号量的操作来说，在大多数操作系统中，相同的进程可以多次猎取一个信号量，而某些操作系统在递归猎取信号量时会堵塞调用者。这里假设操作系统抽象层库输出一个信号量猎取函数os_semtake()，那么它必需禁止该系统的标准操作，完成通用信号量猎取的功能，使该函数自立于底层的操作系统。在递归猎取信号量这个例子中，开发者必需实现递归行为本身。详细实现中，一些操作系统可能要比较两个任务的id，这两个任务一个是上次要求猎取信号量的任务，另一个是本次要求猎取信号量的任务。假如两个id相同，解释是在同一进程中，函数将增强信号量的计

5、数器，且不调用操作系统的信号量猎取函数。相应的，信号量释放函数必需对信号量的计数器举行递减操作，直到计数器为0，才调用操作系统 程序中编写的函数封装应当保证在全部的操作系统中具有相同的行为，这可以避开底层操作系统的特别性对应用程序的影响。socket库函数中的select()提供了一个很好的例子来解释函数封装的重要性。对于不同的操作系统来说，可挑选的设备有相当大的差异，一些系统只允许挑选插口，而其它系统可以挑选插口、管道和消息队列。在移植过程中，对底层操作系统实现的抽象使应用程序免于不须要的、杂乱的修改。假如某个操作系统没有实现select()的超时功能，只要在抽象层库中就能够完成修改。否则，

6、就需要对应用程序的结构举行重大修改。规律接口这一步需要将物理接口转换为规律接口。比如一个系统中全部的外围设备都衔接到一个上，那么就可以建立一组拜访总线的函数，例如读总线数据函数busreadfrom()、向总线发送数据函数bussendto()等，这可以有效地将总线操作从应用程序中提取出来。这样，无论总线是用pci、vme、串口或其它形式实现，都可用法规律接口将应用程序与物理接口隔离开。规律接口特殊适用于数据通信应用。假如一个系统利用tcp/ip协议在以太网上参加一次会话，那么可将会话从ip衔接中划分出来，通过编写函数来实现规律会话，如：sessionopen()、sessionclose()

7、、sessionsend()、sessionreceive()等。规律接口将底层的物理接口躲藏，使得应用程序便于移植到不同的物理接口上。真正的移植工作将在规律接口中完成，而会话实现没有转变，转变的是会话传输的媒体。假如能很好地创建规律接口，应用程序将能移植到不同类型的、具有多种接口的设备中。当应用程序需要运行在多种处理器上时，可以用法相同的办法实现应用程序代码。将与处理器相关的代码提取出来，应用程序就可以自由地从一种处理器移植到另一种处理器上。例如进程间的通信机制，只要在抽象层中完成不同处理器的进程间通信功能，应用程序就可以毫无修改地运行在新的处理器上。控制系统也可以用法相同的办法，控制系统只

8、关怀指令本身，至于指令到底是来源于人机指令接口、还是线、或是snmp代理，都不是控制系统要关注的。控制指令的输入机制应当被分别出来，形成自立的一层。协议隔离实现某种协议时，协议本身不应与详细的传输媒体打交道，同时应用程序中的一些特别功能也不该在协议中实现。协议的终于传输应在抽象层中完成，其核心部分只完成数据处理工作。这种代码的组织方式可以将协议自由地嵌入到各种设备中。同时，还可以不依靠硬件而测试协议自身的正确性。因此，在硬件完成之前就可以调试代码，当硬件完成时即可保证协议是正确的，假如有错误则应当发生在与硬件的接口上或硬件本身。还有一点很重要，一定不要将应用程序的一些特别功能放到协议中，这样会

9、影响协议的自立性。应用程序的特别功能也应当放到抽象层中，而不是在协议中实现。用法系统服务系统服务是一组软件组件，它向应用级软件提供服务。系统服务躲藏各种硬件平台的差异，向用户提供一组标准服务。系统服务能用来管理非易失性存储器、处理器资源、提供硬件级的精确定时服务。同时，它还能用于管理、开关或其他外围硬件。系统服务还可以提供不依靠于某些特别的物理硬件的软件服务，包括进程间通信、软件茁壮性检查、大事日志、时光戳服务等。建立程序框架为了使程序便于移植，还有一个工作就是建立应用程序框架，将全部与硬件平台相关的初始化代码放到一个模块当中。当系统启动时，首先调用与平台相关的框架模块来对系统硬件举行初始化和

10、置。一旦这些特别的硬件的信号量释放函数释放信号量。初始化完毕，框架便开头执行应用程序。因为这些特别的平台代码是与应用程序分别的，因此应用程序可以运行在任何其它的框架结构中。当开发的应用程序需要运行在不同平台上时，最好要考虑两种开发环境的差异。比如：windows和。有些windows环境在文件路径中既可以用法斜杠“/”，也可以用法反斜杠“”，而linux环境中只能用法斜杠“/”。linux对文件的大小写敏感，因此程序中头文件的大小写必需与文件系统中的彻低匹配，而在windows系统中则没有这种要求。另外，这两种环境下的编辑器对特别字符的处理也不尽相同，这些字符包括：“tab”、换行、“ente

11、r”等。在开发过程中需要避开由于这些差异而要修改已彻低测试通过的源代码的状况。实例接下来本文将以一个tcp/ip协议栈的开发例子来介绍抽象化的设计办法。首先为它规划一个框架：core：tcp、ip协议的核心代码；api：与上层代码实现接口的函数；arch：与体系相关的代码；netif：网络接口函数。core部分是实现tcp/ip协议的核心代码，不是本文要研究的内容。api部分是协议栈提供的与高层应用的接口，主要实现tcp/ip协议的标准接口，包括select、绑定函数bind、监听函数listen、接收衔接函数accept等，此外还有各种ip地址转换函数、各种tcp/ip协议用到的数据结构等。

12、arch部分是协议栈与体系结构相关的代码，主要实现与操作系统以及与处理器相关的代码。与处理器相关的内容包括：数据结构的对齐方式、存储器的存储格式(大端或小端)、协议栈用到的数据类型等。与操作系统相关的内容包括：进程处理、信号量处理、消息队列处理、定时功能等。netif部分是协议栈用法的网络接口代码，主要实现ip包在物理媒体上的传输，事实上是数据链路层和物理层的实现。设计时将tcp/ip协议本身放到core部分，而将其它的放到抽象层中，这样，协议运行的操作系统支持由arch部分完成，传输媒体支持由netif部分完成，与高层的应用由api部分完成。当需要将协议移植到新的平台上时，要做的工作是修改arch部分，利用新的操作系统提供的函数实现进程处理