ruxos-posix-api
ruxos-posix-api 层提供了与 POSIX 标准一致的一批 API，用于支持 ruxlibc 和 ruxmusl。ruxos-posix-api 有以下特征：
-
API 的设计和实现基于标准的 POSIX 标准。
-
API 使用 Rust 进行实现，同时提供具有相同名称的 Rust 和 C 的 API。
-
关注到 unikernel 操作系统的特点，部分 POSIX API 进行了特殊处理和实现。
-
ruxos-posix-api提供多模块的 Rust feature 来减小内核镜像大小。
下面将对 ruxos-posix-api 的目的和与标准 POSIX API 的区别进行介绍和说明。
目的
为了提供对用户库的支持，以及支持标准的 C 库，POSIX 定义了在不同系统上兼容的一批 API 的标准。
ruxos-posix-api 基于 POSIX 规范对部分 POSIX 系统调用 API 进行了实现。系统调用号、参数类型、参数数量严格遵循 POSIX 系统调用标准，用来支持上层的 ruxlibc 和 ruxmusl。将用户库与系统调用层解耦，方便了系统开发人员定位错误和解决错误，具有更清晰的层次结构。
区别
ruxos-posix-api 与标准的 POSIX 系统调用 API 有以下的不同：
系统调用名
系统调用以 sys_ 开头，参考 RuxOS 系统调用列表，紧跟着是具体的函数名。
更细分的系统调用
由于在 ruxlibc 中对部分系统调用进行了特殊的对待和使用，而有的并不是在标准的 POSIX 库中，这部分 API 在 RuxOS 系统调用列表 用斜体指出，例如 sys_pthread_create。
通过加入更细化的系统调用，以及对一些特殊的库，例如 pthread 库，进行特殊处理，这一设计的目的在于缩短系统调用路径，以及省去某些 flag 参数解析时间。
由于在 unikernel 操作系统中，用户的应用程序和内核运行在同一特权级。因此，使用直接的函数调用，而非系统调用能够提高应用程序的性能，也减少了编程者和内核开发者的调试时间。
一些特殊处理的 API 在下面进行了解释和介绍。
架构无关
在标准的 POSXI 规范中，不同架构有不同的系统调用类型、名称，但在 ruxos-posix-api 中，我们不对架构进行区分，例如 AARCH64 上也同时存在 dup/dup2/dup3 三种 API。
特殊API
由 RuxOS 自定义的 API 在RuxOS 系统调用列表用斜体标出。
下面对部分 API 进行说明和解释。
sys_clone VS sys_pthread_create
在 libc 中，sys_clone 用于创建线程或进程。内核通过解析传入的标志来决定是否创建线程或进程，并设置新线程或新进程的共享属性。
在 unikernel 操作系统 RuxOS 中只支持一个进程，不支持 fork 功能。因此，RuxOS 的 sys_clone 语义只需要满足新线程的创建，新线程总是与父线程共享地址空间、文件描述符表、信号等资源。
通过简化语义，RuxOS 可以更快地完成线程创建，并保持与 Linux 基本一致的线程创建语义。 在 ruxlibc 中，系统调用变成了函数调用，因此 RuxOS 不需要支持通过 sys_clone 创建新线程，而是直接支持 pthread_create 的实现，只是将新任务扔到调度队列中。
sys_futex VS sys_mutex_xxx
在 Linux 内核中，futex 用于支持互斥锁等，通过监听某个地址的值来实现。
由于 RuxOS 内核提供了各种锁的实现，在支持 ruxlibc 时，RuxOS 实现了以 pthread_mutex 开头的互斥锁 API，可以直接调用内核中实现的互斥锁相关函数，并且兼容 musl libc 中的锁定义。
当支持 musl libc 时，RuxOS 实现了 futex 语义的简化版本。当线程监听的地址值不变时，会调用 yield 函数主动让出 CPU。
sys_mmap
mmap 将一段虚拟地址映射给用户程序，并通过处理缺页异常为用户程序分配特定的物理地址。
在 RuxOS 中，由于用户程序只有一个进程，并且拥有整个物理地址空间，所以现在的 mmap 直接为用户程序分配给定大小的地址空间，并在 munmap 中释放。同时，RuxOS不支持文件映射，因此不处理 fd。
sys_pthread_key_xxx
pthread_key 相关的 API 提供线程局部键值对存储。这部分的实现本应该属于 libc 。
但为了更简单直接地支持这些 API，RuxOS 将相应的键值放入 task_inner 结构中，简化了 ruxlibc 的实现。
在 musl libc 中，这部分被放置到 musl libc 管理的 tls 中，因此 RuxOS 不需要提供相应的系统调用。
sys_freeaddrinfo, sys_getaddrinfo
libc 中的这两个 API 解析网络地址以及释放相应的数据结构。它的实现属于 libc 层，由于需要读取本地的 /etc/hosts 文件来发送 DNS 查询，RuxOS 对其进行了特殊处理以简化实现。
RuxOS 系统调用列表
| Module Name | Syscall Name | Description |
|---|---|---|
| io_mpx | sys_epoll_create | Create an epoll fd |
| sys_epoll_ctl | Control interface for an epoll file descriptor | |
| sys_epoll_pwait, sys_epoll_wait | Wait for an I/O event on an epoll file descriptor | |
| sys_poll, sys_ppoll | Wait for some event on a file descriptor | |
| sys_pselect6, sys_select | Monitor multiple file descriptors | |
| io | sys_read, sys_write | Read/Write from a fd |
| sys_readv, sys_writev | Read/Write data from/into multiple buffers | |
| resources | sys_getrlimit, sys_prlimit64, sys_setrlimit | Get/Set resource limits |
| rt_sig | sys_rt_sigaction | Examine and change a signal action |
| sys_rt_sigprocmask | Examine and change blocked signals | |
| stat | sys_umask | Set file mode creation mask |
| sys | sys_sysinfo | Return system information |
| task | sys_exit | |
| sys_getpid | ||
| sys_sched_yield | ||
| time | sys_clock_gettime, sys_clock_settime | |
| sys_nanosleep | ||
| fd_ops | sys_close | |
| sys_dup, sys_dup2, sys_dup3 | ||
| sys_fcntl | ||
| fs | sys_fdatasync, sys_fsync | |
| sys_fstat, sys_lstat, sys_newfstatat, sys_stat | ||
| sys_getcwd | ||
| sys_open, sys_openat | ||
| sys_mkdir, sys_mkdirat | ||
| sys_rename, sys_renameat | ||
| sys_unlink, sys_unlinkat | ||
| sys_lseek | ||
| sys_rmdir | ||
| ioctl | sys_ioctl | |
| mmap | sys_mmap, sys_munmap | |
| sys_mprotect | ||
| net | sys_accept, sys_bind, sys_connect, sys_listen | |
| sys_socket | ||
| sys_shutdown | ||
| sys_freeaddrinfo, sys_getaddrinfo | ||
| sys_recv, sys_recvfrom | ||
| sys_send, sys_sendmsg, sys_sendto | ||
| sys_getsockname | ||
| sys_setsockopt | ||
| sys_getpeername | ||
| pipe | sys_pipe, sys_pipe2 | |
| signal | sys_getitimer, sys_setitimer | |
| sys_sigaction | ||
| pthread | sys_pthread_getspecific/setspecific | |
| sys_pthread_key_create/delete | ||
| sys_pthread_create, sys_pthread_exit | ||
| sys_pthread_join | ||
| sys_pthread_self | ||
| sys_clone | ||
| sys_set_tid_address | ||
| pthread::futex | sys_futex | |
| pthread::condvar | sys_pthread_cond_timedwait, sys_pthread_cond_wait | |
| sys_pthread_cond_init/destroy | ||
| sys_pthread_cond_signal/broadcast | ||
| pthread::mutex | sys_pthread_mutex_destroy/init | |
| sys_pthread_mutex_lock/trylock/unlock |