MIPS平台OpenWrt路由器系统内的Rust应用程序开发

作者：Liigo（庄晓立）

日期：2014年9月17日 （9月29日更新，11月19日再次更新，更新内容详见文末）

原创链接：http://blog.csdn.net/liigo/article/details/39347541

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目标

使用 Rust 语言，交叉编译开发 MIPS(el) + OpenWrt 路由器平台（MT7620A CPU）下的应用软件。

编译rustc

首先自行编译Rust编译器源代码，生成支持 mipsel-unknown-linux-gnu 平台的交叉编译器rustc

./configure --target=mipsel-unknown-linux-gnu && make && make install

注意编译过程中会调用 MIPS(el) + OpenWrt 平台的开发包SDK，具体来说就是 mipsel-unknown-linux-gnu-gcc 和 mipsel-unknown-linux-gnu-ar。但是SDK内的工具命名格式是 mipsel-openwrt-linux-uclibc-gcc/ar，跟Rust编译脚本所要求的不同。一个简单的做法是，创建符号链接文件：

cd /staging_dir/toolchain-mipsel_r2_gcc-4.7-linaro_uClibc-0.9.33.2/bin
ln -s mipsel-openwrt-linux-uclibc-gcc mipsel-unknown-linux-gnu-gcc
ln -s mipsel-openwrt-linux-uclibc-ar  mipsel-unknown-linux-gnu-ar

使用Rust标准库std

编写源文件 histd.rs：

fn main() {
	println!("Hi Rust! (uses std crate)");
}

编译 histd：

rustc --target=mipsel-unknown-linux-gnu -C linker=mipsel-unknown-linux-gnu-gcc -C target-cpu=mips32r2 histd.rs

将生成目标平台下的可执行文件histd，文件尺寸是 1,389,884 字节，约 1.32 MB （11月19日Liigo用最新Rust编译后更新） 932013 字节，约 930 KB，相当的大！对于路由器设备而言，几乎是难以接受。

这是静态编译生成的可执行文件，没有额外的运行时库依赖。严格地说仅依赖目标系统内的libc.so，当然如果不需要向控制台输出文本，连libc.so也不需要。

使用Rust核心库core（不使用标准库std）

编写源文件 hicore.rs：

#![no_std]
#![feature(lang_items)]

extern crate libc;
extern crate core;

use libc::puts;
use core::str::StrPrelude; // &str::as_prt()

#[start]
fn start(_argc: int, _argv: *const *const u8) -> int {
    unsafe {
        puts("Hi Rust! (uses core crate)\0".as_ptr() as *const i8);
    }
    return 0;
}

#[lang = "stack_exhausted"] extern fn stack_exhausted() {}
#[lang = "eh_personality"] extern fn eh_personality() {}

#[lang = "panic_fmt"]
extern fn panic_fmt(_args: &core::fmt::Arguments,
                   _file: &str,
                   _line: uint) -> ! {
    loop {}
}

编译 hicore.rs：

rustc --target=mipsel-unknown-linux-gnu -C linker=mipsel-unknown-linux-gnu-gcc -C target-cpu=mips32r2 hicore.rs

将生成目标平台下的可执行文件hicore，文件尺寸只有 7419 字节，约 7KB，相当的小！

这是静态编译生成的可执行文件，没有额外的运行时库依赖。严格地说仅依赖目标系统内的libc.so，当然如果不需要向控制台输出文本，连libc.so也不需要。

不用标准库std，也不用核心库core，纯裸奔

编写源代码 hi.rs：

#![no_std]
#![feature(lang_items)]
#![feature(intrinsics)]

#[link(name = "c")]
extern {
    fn puts(s: *const u8);
}

#[start]
fn start(_argc: int, _argv: *const *const u8) -> int {
    let s = "Hi Rust!\0"; // &str
    unsafe {
        let (s,_): (*const u8, uint) = transmute(s); // see core::raw::Slice
        puts(s);
    }
    return 0;
}

#[lang = "stack_exhausted"] extern fn stack_exhausted() {}
#[lang = "eh_personality"] extern fn eh_personality() {}

#[lang="sized"] trait Sized {}

extern "rust-intrinsic" {
    fn transmute(x: T) -> U;
}

编译 hi.rs：

rustc --target=mipsel-unknown-linux-gnu -C linker=mipsel-unknown-linux-gnu-gcc -C target-cpu=mips32r2 hi.rs

将生成目标平台下的可执行文件hi，文件尺寸只有 6552 字节，约 6KB，相当的小！比使用核心库core的hicore还要小，但相差不大。

这是静态编译生成的可执行文件，没有额外的运行时库依赖。严格地说仅依赖目标系统内的libc.so，当然如果不需要向控制台输出文本，连libc.so也不需要。

可执行文件尺寸对比

使用Rust标准库std编译生成的histd，使用Rust核心库core编译生成的的hicore，和不用标准库也不用核心库编译生成的hi，这三者的可执行文件尺寸对比如下：

-rwxr-xr-x 1 liigo liigo 932013  11月 19 20:20 histd
-rwxr-xr-x 1 liigo liigo   7419  11月 19 20:19 hicore
-rwxr-xr-x 1 liigo liigo   6552  11月 19 20:19 hi

使用标准库std编译出来的程序histd太大，不适合嵌入式设备，首先被淘汰；使用核心库core编译出来的程序hicore很小，跟不使用任何库的hi不相上下。既然用不用核心库core，在文件尺寸上没有多大变化，而核心库core还能带来很多编码上的便利，故推荐在嵌入式平台内使用核心库core。

以上是 mipsel-unknown-linux-gnu 平台的情况。下面作为对比，我们再看一下 x86_64-unknown-linux-gnu 平台：

-rwxr-xr-x 1 liigo liigo 668621  9月 17 20:16 histd
-rwxr-xr-x 1 liigo liigo   8920  9月 17 20:16 hicore
-rwxr-xr-x 1 liigo liigo   8159  9月 17 20:16 hi

对比后发现，x86_64 平台下的可执行文件总体上比 mipsel 平台略大，但差距不大，情况也类似。

11月19日Liigo注：跟两个月前最初发表本文时相比，mipsel 平台和 windows 平台的 histd 尺寸分别缩小了 450KB 和 320KB，体现了标准库的优化结果（例如 RFC #230）；但 hicore 和 hi 的尺寸变化很小。

Rust支持的主流交叉编译平台 (target triples)

信息来源：https://github.com/rust-lang/rust/tree/master/mk/cfg

arm-apple-ios
arm-linux-androideabi
arm-unknown-linux-gnueabi
arm-unknown-linux-gnueabihf
i386-apple-ios
i686-apple-darwin
i686-pc-windows-gnu
i686-unknown-linux-gnu
mipsel-unknown-linux-gnu
mips-unknown-linux-gnu
x86_64-apple-darwin
x86_64-pc-windows-gnu
x86_64-unknown-dragonfly
x86_64-unknown-freebsd
x86_64-unknown-linux-gnu

使用方法：

编译Rust本身：./configure --target=triple1,triple2 && make && make install

编译Rust程序：rustc --target=triple -C linker=triple-gcc

必要时创建对应交叉编译平台SDK编译工具的符号链接文件 triple-gcc、triple-ar 等。

本文涉及到多个源代码文件已上传到Github：https://github.com/liigo/hirust ，作者Liigo。

Liigo 20140929 更新内容

1、修正 lang_item `sized` 和 `fail_fmt`，与当前最新 rustc 编译器改动同步；

2、增加编译参数 `-C target-cpu=mips32r2`，针对测试所用CPU，消除编译警告信息；

3、注明测试采用的硬件路由器CPU型号`MT7620A CPU`。

Liigo 20141119 更新内容

1、修正目标平台为 mipsel-unknown-linux-gnu （原 mipsel-linux 已废弃）；

2、更新Rust支持的主流交叉编译平台列表（triples）；

3、更新文中Rust示例代码（与 https://github.com/liigo/hirust 同步）；

4、采用今日最新Rust源代码重新交叉编译并更新文中相关数据。