.Net8的AOT引导程序BootStrap

技术分享 3年前 (2023-07-13) 0 999+

前言

.Net8的本地预编机器码AOT，它几乎进行了100%的自举。微软为了摆脱C++的钳制，做了很多努力。也就是代码几乎是用C#重写，包括了虚拟机，GC，内存模型等等。而需要C++做的，也就仅仅是引导程序，本篇通过代码来看下这段至关重要的引导程序的运作模式。原文:.Net8的AOT引导程序BootStrap

概括

所谓的引导程序，也就是引导被ILC生成的目标文件编译成可执行文件，然后在相应的平台上(MacoS/Linux/Win)进行二进制执行。这里以微软自家的Windows平台为例来剖析下这段引导程序。

引导程序分为两个阶段，其一初始化运行时，其二运行托管的Main入口代码。分别看下，最后就是代码展示了。

1.实例化运行时
这个很好理解，你如果需要运行.Net程序那么必须有一个运行的环境，第一步就是初始化这个运行环境。它主要包括以下步骤:
一：环境变量的初始化
环境变量的初始化主要是指设置的环境变量，对于GC或者JIT的控制。在这里进行一个初始化和区分。比如开启了了内存映射的环境变量
DOTNET_EnableWriteXorExecute=1.它就是此时被AOT识别并进行区分。
二：注册AOT的模块
AOT程序需要用到哪些模块，比如

Runtime.WorkstationGC.lib System.Globalization.Native.Aot.lib System.IO.Compression.Native.Aot.lib eventpipe-disabled.lib Runtime.VxsortDisabled.lib

等一些模块需要用到，那么这里进行注册下，以便后续调用。
三：模块的初始化
这里的模块初始化实际上，R2R的部分预编译函数替代。

2.托管的Main入口
.Net里面托管的Main函数是一切托管函数的入口点，所以托管Main入口是必须设置正确，并且能够运行完整托管代码。本例展示的托管Main如下:

static void Main() {    Program pm=new Program();    pm = null;    GC.Collect();    Console.WriteLine("This is Ce Shi");    Console.ReadLine(); }

3.代码展示
上面只是一些概念，具体的行为落实，还得代码来。这里看下BootStrap引导程序的代码。

一：节操作:
1.节存变量
主要是在初始化运行时的模块初始化阶段需要用到

#pragma section(".modules$A", read) #pragma section(".modules$Z", read) extern "C" __declspec(allocate(".modules$A")) void* __modules_a[]; extern "C" __declspec(allocate(".modules$Z")) void* __modules_z[]; __declspec(allocate(".modules$A")) void* __modules_a[] = { nullptr }; __declspec(allocate(".modules$Z")) void* __modules_z[] = { nullptr };

2.节合并
这里主要是然链接器进行一个节的合并

#pragma comment(linker, "/merge:.modules=.rdata") #pragma comment(linker, "/merge:.unbox=.text")

3.节声明函数
实例化运行时注册AOT模块的时候要用到

char _bookend_a; char _bookend_z;  #pragma code_seg(".managedcode$A") void* __managedcode_a() { return &_bookend_a; } #pragma code_seg(".managedcode$Z") void* __managedcode_z() { return &_bookend_z; } #pragma code_seg()

4.AOT运行环境的初始化

static int InitializeRuntime() {     //环境变量的初始化     if (!RhInitialize())         return -1;     //获取当前模块的句柄     void* osModule = PalGetModuleHandleFromPointer((void*)&__managed__Main);      //注册AOT模块     if (!RhRegisterOSModule(         osModule,         (void*)&__managedcode_a, (uint32_t)((char*)&__managedcode_z - (char*)&__managedcode_a),         (void*)&__unbox_a, (uint32_t)((char*)&__unbox_z - (char*)&__unbox_a),         (void**)&c_classlibFunctions, _countof(c_classlibFunctions)))     {         return -1;     }     //初始化需要的模块     InitializeModules(osModule, __modules_a, (int)((__modules_z - __modules_a)), (void**)&c_classlibFunctions, _countof(c_classlibFunctions));  #ifdef NATIVEAOT_DLL     // Run startup method immediately for a native library     __managed__Startup(); #endif // NATIVEAOT_DLL      return 0; }

5.托管入口