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嵌入式Linux技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展動向
摘要：
嵌入式系統(tǒng)和Linux的有機(jī)結(jié)合，成為后PC時代計算機(jī)最普遍的應(yīng)用形式。本文介紹了嵌入式Linux技術(shù)的版本與特點(diǎn)，結(jié)合開發(fā)路由器的實例分析了嵌入式Linux的優(yōu)勢和發(fā)展動向，并給出與嵌入式Linux研究有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源。
關(guān)鍵詞：信息家電嵌入式Linux路由器開發(fā)
1引言
863智能計算機(jī)首席專家高文教授說：所謂后PC時代，是英文pervasivecomputing的中文意譯，pervasive的原意是普遍的、蔓延的、滲透的，所以pervasivecomputing這個詞組直接的翻譯應(yīng)該是滲透到各個方面的計算。因而我們可以認(rèn)為，所謂后PC時代是指：計算機(jī)無所不在，它滲透到我們工作和生活的方方面面。當(dāng)然，這樣的無所不在的計算機(jī)也絕不都是象今天的PC一樣擺在桌子上或放在書包里，后PC時代的絕大多數(shù)計算機(jī)是以非計算機(jī)的形式出現(xiàn)的，例如作為隨身物品出現(xiàn)的電話、遙控開關(guān)、電子戒指、電子手杖等，再例如作為家庭網(wǎng)絡(luò)組成部分的電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)等等。這些設(shè)備的核心部分都有計算機(jī)，但大多是以嵌入式系統(tǒng)的形式存在，而不是以整機(jī)的形象出現(xiàn)。所以，我們也可以說后PC時代的特點(diǎn)是計算機(jī)無處不在、很少可見。
在IT業(yè)，如果要問當(dāng)今最熱門的話題是什么[1],從事硬件開發(fā)的人會毫不猶豫地回答：信息家電；從事軟件開發(fā)的人同樣也會毫不猶豫地回答：Linux.事實上，當(dāng)人們在談?wù)揚(yáng)DA、手持電腦、機(jī)頂盒時，后PC時代就到來了，或者說信息家電時代到來了。信息家電之所以直到現(xiàn)在才變得火爆，一個很重要的原因就是Linux的加入。廉價的Linux資源與信息家電結(jié)合，真正宣告了信息家電時代的到來，嵌入于信息家電（或其他設(shè)備）中的Linux棗嵌入式Linux,是國際軟件界的一個新寵。Linux是個天生的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，成熟而且穩(wěn)定。Linux是開放源代碼的，任何人都可以修改它，或者用它開發(fā)自己的產(chǎn)品。Linux系統(tǒng)是可以定制的，系統(tǒng)內(nèi)核最小時目前只有134kB.一個帶有中文系統(tǒng)以及圖形化界面的核心程序也可以做到不足1MB,而且同樣穩(wěn)定。因此，Linux作為嵌入式系統(tǒng)新的選擇，是非常有潛力的[3].
國際上有數(shù)以百計的嵌入式Linux開發(fā)計劃，在國內(nèi)，這方面的發(fā)展也有了較大進(jìn)展。博利思軟件公司在這方面做了一些有益的嘗試，并于最近推出了一個嵌入式Linux操作系統(tǒng)棗PocketIX預(yù)覽版（下載網(wǎng)址為：鏈接已失效）。PocketIX是一個內(nèi)核基于標(biāo)準(zhǔn)Linux的嵌入式操作系統(tǒng)，由一個體積很小的內(nèi)核及一些可以根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成。其系統(tǒng)占用空間小、啟動速度快、穩(wěn)定性好，并具有多任務(wù)、多線程的特征。與傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)相比，PocketIX采用標(biāo)準(zhǔn)的Linux結(jié)構(gòu)，所有運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)Linux下的應(yīng)用軟件都可平滑移植到該系統(tǒng)上。
在傳統(tǒng)家電向信息家電過渡時，操作系統(tǒng)小型化、產(chǎn)品穩(wěn)定性及是否易于開發(fā)等成了至關(guān)重要的問題。嵌入式Linux雖然只是剛剛興起的熱門技術(shù)，但它卻能很好解決上述問題。作為嵌入式Linux產(chǎn)品的研發(fā)，涉及到嵌入式微處理器技術(shù)、Linux技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、通訊產(chǎn)品設(shè)計師的行業(yè)經(jīng)驗，華恒網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司正是基于在以上經(jīng)驗的優(yōu)勢，成功推出國內(nèi)首款基于嵌入式Linux超小型應(yīng)用產(chǎn)品――網(wǎng)絡(luò)管理卡，該產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn)、投放市場。有關(guān)詳情可訪問該公司站點(diǎn)（http://www.hhcn.com）。
2嵌入式Linux開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)及版本
嵌入式Linux由于代碼開放性以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，在中低端的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中應(yīng)用起來，比起pSOS+,VxWorks等專用系統(tǒng)有許多優(yōu)勢，Linux甚至支持藍(lán)牙技術(shù)，VxWorks對于新技術(shù)的支持遠(yuǎn)沒有Linux那么迅速；從我們開發(fā)路由器卡可知：從產(chǎn)品上市時間到產(chǎn)品的功能不斷擴(kuò)充、開發(fā)人力的投入都驗證了使用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)平臺的優(yōu)勢。如果是用VxWorks作為平臺來做就相當(dāng)困難，一系列的防火墻協(xié)議以及WebServer協(xié)議、TCP/IP整個體系結(jié)構(gòu)、撥號協(xié)議等等，不是自己開發(fā)就是要買VxWorks的編譯好的庫（不公開源代碼的），價格也比較昂貴。表1將專用嵌入式實用操作系統(tǒng)與嵌入式Linux作了詳細(xì)的分析和比較。
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表1專用嵌入式實時操作系統(tǒng)與嵌入式Linux的比較
專用嵌入式實時操作系統(tǒng)
嵌入式Linux操作系統(tǒng)
版權(quán)費(fèi)
每生產(chǎn)一件產(chǎn)品需交納一份版權(quán)費(fèi)
免費(fèi)
購買費(fèi)用
人民幣數(shù)十萬元
免費(fèi)
技術(shù)支持
由開發(fā)商獨(dú)家提供有限的技術(shù)支持
全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持
網(wǎng)絡(luò)特性
另加人民幣數(shù)十萬購買
免費(fèi)而且性能優(yōu)異
軟件移植
難，因為是封閉系統(tǒng)
易，代碼開放，有許多應(yīng)用軟件支持
應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期
長，因為可參考的代碼有限
短，新產(chǎn)品上市迅速，因為有許多公
開的代碼可以參考和移植
實時性能
好
需改進(jìn)，可用RT_Linux等模塊彌補(bǔ)
穩(wěn)定性
好
較好，在高性能系統(tǒng)中仍需改進(jìn)
Linux是自由的多任務(wù)操作系統(tǒng)，用戶可以獲得多種配置及體系不同的Linux版本。因此，如何選擇Linux的發(fā)行版本，也是我們要解決的一個重要問題。
Linux的版本主要有3大類：
（1）標(biāo)準(zhǔn)的Linux版本。
（2）小型化的嵌入式版本（Smallfoot-print“embedded”Version）。
（3）具有實時擴(kuò)展功能的Linux版本。
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這3大類Linux版本的各自用戶所占的百分?jǐn)?shù)統(tǒng)計餅圖如圖1所示。
圖1各類Linux操作系統(tǒng)用戶分布圖
另外，Linux還有一些特殊應(yīng)用、把Linux移植到非X86體系的CPU（包括PowerPC、RISC、68K以及許多別的微控制器）上的版本。例如有許多針對不同的如“瘦服務(wù)器”或“防火墻”應(yīng)用的小型化、實時特性增強(qiáng)的特殊版本。
我們要認(rèn)識到，所有的Linux發(fā)行版本都是在同一個框架結(jié)構(gòu)類型下發(fā)展演變的，它們使用的基本模塊都相同，其中包括Linux內(nèi)核、Shell命令（命令執(zhí)行解釋模塊）以及許多的通用工具。不同的是，數(shù)以百計的Linux應(yīng)用程序，被包含在不同的發(fā)行版本當(dāng)中，安裝的進(jìn)程處理程序也不同。
3嵌入式Linux的一個開發(fā)實例分析
傳統(tǒng)的路由器都是使用專用的RTOS開發(fā)的，在開發(fā)TCP/IP、防火墻協(xié)議以及WebServer協(xié)議時都只能自己去實現(xiàn)，產(chǎn)品上市的周期非常長，對新協(xié)議、新接口的支持以及設(shè)備升級的周期也很長，因為專用的RTOS有關(guān)內(nèi)容都要自己開發(fā)；而對于Linux來說，這些都可以直接從網(wǎng)上獲得代碼，針對應(yīng)用系統(tǒng)的要求作必要的改動即可，對新協(xié)議、新接口的支持也是如此，無需要自己從頭去開發(fā)。
在表2中，我們將分別利用VxWorks專用操作系統(tǒng)和嵌入式Linux操作系統(tǒng)來開發(fā)路由器作了詳細(xì)地比較和分析。
表2開發(fā)路由器情況表
使用VxWorks專用操作系統(tǒng)
使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)
產(chǎn)品上市時間
長達(dá)9個月
僅需3個月
投入開發(fā)的人力
多達(dá)6人以上
只需3人
產(chǎn)品的附加成本
每臺路由器需要交一份版權(quán)費(fèi)，成本大大提高
沒有任何附加費(fèi)
產(chǎn)品功能的豐富性
一般，增加功能要象廠家購買模塊
豐富，可利用自由軟件的大量公開代碼移植
網(wǎng)絡(luò)特性
另外購買網(wǎng)絡(luò)模塊，如OSPF動態(tài)路由協(xié)議庫，很昂貴；若自行開發(fā)則穩(wěn)定性較差且開發(fā)時間長
免費(fèi)獲得自由軟件代碼，只需移植，由于來
自桌面Linux平臺，繼承性好、穩(wěn)定性好、
開發(fā)時間短
產(chǎn)品升級以及對
新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持
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廠家反映慢，支持慢，不一定能支持新特性
利用全世界Linux自由軟件開發(fā)團(tuán)體的力量
,支持迅速
4嵌入式Linux的網(wǎng)上資源
4.1標(biāo)準(zhǔn)的Linux版本
�。�1）Caldera:
�。�2）Corel:
（3）Debian:
�。�4）Mandrake:
（5）RedHat:
�。�6）Slackware:
（7）SuSE:
�。�8）TurboLinux:
4.2小型化的嵌入式版本
（1）ETLinux:
�。�2）LEM:
�。�3）LinuxRouterProject:
�。�4）LOAF:
（5）ucLinux:
�。�6）uLinux:
（7）ThinLinux:
4.3具有實時擴(kuò)展功能的Linux版本
�。�1）RTLinux:
（2）RTLinux:
�。�3）RTAI:
（4）EL/IX:
4.4Linux特殊應(yīng)用版本
�。�1）FirePlugLinux
（2）KOSIX:
（3）LinuxRouterProject:
�。�4）PizzaboxLinux:
5結(jié)束語
盡管絕大部分的嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺仍掌握在外國大公司的手中，國產(chǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)在技術(shù)含量、兼容性、市場運(yùn)作模式等方面還有相當(dāng)長的一段距離。但由于Linux自由操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，特別是將嵌入式系統(tǒng)和Linux有機(jī)結(jié)合起來的嵌入式Linux,給我們提供跟蹤國外嵌入式操作系統(tǒng)最新應(yīng)用技術(shù)難得的機(jī)遇。嵌入式Linux將在機(jī)頂盒、掌上電腦或PDA、手機(jī)和尋呼機(jī)上網(wǎng)、車載盒、工業(yè)控制等方面有著廣泛地應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
1.廖原。細(xì)看嵌入式中文Linux中國計算機(jī)報2000.7.4
2.金西黃汪。嵌入式Linux技術(shù)及其應(yīng)用計算機(jī)應(yīng)用2000.7
3.金西黃汪。Linux操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)新的選擇微計算機(jī)信息2000.6
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