嵌入式Linux研究－對幾種典型的系統(tǒng)的內(nèi)核配置方案

摘要
本文主要介紹了幾種減裁Linux核心的方法，可以用于嵌入式系統(tǒng)、嵌入式服務(wù)器的核心配置。

By iamafan


1.對于一般PC的普通內(nèi)核配置

對于一般的用戶而言，對于Linux內(nèi)核的效率和大小的要求都不高。因此一般不對內(nèi)核重新配置，因為Linux安裝程序會在安裝時對大部分設(shè)置按照安裝的需求和實際的硬件做缺省設(shè)置。這樣的內(nèi)核會比實際需要的繁冗，有很多模塊加載后根本就沒有用到，但是因為現(xiàn)在的PC的內(nèi)存一般都是上百MB，而一個Linux內(nèi)核再大也就是幾百K，因此對于一般用戶而言，無需再重新編譯內(nèi)核了。

在一臺P3-566的Dell機器安裝Red-Hat7.2,內(nèi)核版本為2.4.6

以下是一些該機的配置：

Loadablemodulesupport:Y

Networkingsupport:Y

PCIsupport:Y

SystemVIPC：Y因為可以做一些基于SystemV的程序

Kernelsupportfora.outbinaries:Y

KernelsupportforELFbinaries:Y

Blockdevices：對此根據(jù)該機的硬件做了相應(yīng)的配置，去除一些本機沒有的硬件設(shè)備的支持模塊。如:Loopbackdevicesupport

Networkingoptions:

Packetsocket:Y

TCP/IPnetworking:Y

Networkfirewalls:Y

TheIPXprotocol:Y

Networkdevicesupport:

Networkdevicesupport:Y

Ethernet(10or100Mb/s):Y

Characterdevice

Virtualterminal:Y

Supportforconsoleonvirtualterminal:Y

Filesystems

Secondextendedfssupport:Y

VFATfssupport:m筆者有時會用到該機上的VFAT分區(qū)

/procfilesystemsupportY

ISO9660cdromfilesystemsupport:m

NetworkFileSystems

NFSfilesystemsupport:Y

SMBfilesystemsupport:m

Consoledrivers

VGAtextconsole:Y

Videomodeselectionsupport:Y

VESAVGAgraphicsconsole:Y

Kernelhacking

MagicSysRqkey:Y

還有一些缺省的設(shè)置筆者沒有改。這樣編譯出來的版本有700K.經(jīng)過筆者調(diào)試過沒有出現(xiàn)什么問題。

2.PDA的內(nèi)核設(shè)置

PDA(PersonalDigitalAssist)如：手機，快譯通，文曲星等等。這類系統(tǒng)要求系統(tǒng)穩(wěn)定，內(nèi)核小而且效率高，常常需要一些特殊的硬件支持。對進程調(diào)度、文件系統(tǒng)要求單一，有些就是單進程系統(tǒng)。對網(wǎng)絡(luò)的支持由根據(jù)需要確定。RedHat的內(nèi)核無法直接用來設(shè)計一些特殊要求的PDA,一般還要加入對硬件的特定模塊。

可作如下設(shè)置：

Networkingsupport:Y:一般PDA都支持上網(wǎng)更新功能

KernelsupportforELFbinaries:Y

CompileasELF–ifyourGCCisELF-GCC:Y這兩個設(shè)置使系統(tǒng)的執(zhí)行文件都為ELF

AdvancedPowerManagerBiossupport:Y

Blockdevices:應(yīng)該加入對硬件特殊的支持模塊

Networkingoptions

Packetsocket

FileSystem

Secondextendedfssupport:Y

另外的一些功能為N,當(dāng)然一些功能必須選擇用來支持上述的模塊。編譯后為100KB---400KB

3.小型嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核配置

一個小型的嵌入式Linux系統(tǒng)只需要下面三個基本元素：


引導(dǎo)工具
Linux微內(nèi)核，由內(nèi)存管理、進程管理和事務(wù)處理構(gòu)成
初始化進程
如果要讓它能干點什么且繼續(xù)保持小型化，還得加上：


硬件驅(qū)動程序
提供所需功能的一個或更多應(yīng)用程序。
再增加功能，或許需要這些：一個文件系統(tǒng)（也許在ROM或RAM）中TCP/IP網(wǎng)絡(luò)堆棧對該種系統(tǒng),做了不同的設(shè)置:

不要floppy；不要SMP、MTRR；不要Networking、SCSI；把所有的blockdevice移除，只留下IDEdevice；把所有的characterdevice移除；把所有的filesystem移除，只留下minix；不要sound支援。這樣己經(jīng)把所有的選項都移除了。這樣做之后，得到了一個188K的核心.

把下列兩個檔案中的-O3,-O2用-Os取代。

./Makefile
./arch/i386/kernel/
Makefile

這樣一來，整個核心變小了9K，成為179K。

不過這個核心恐怕很難發(fā)揮Linux的功能，因此把網(wǎng)絡(luò)加回去。把Generalsetup中的networksupport加回去，重新編譯，核心變成189K。10K就加上個TCP/IPstack。有stack沒有driver也是枉然，把embeddedboard常用的RTL8139的driver加回去，195K.

如果你需要DOS檔案系統(tǒng)，那大小成為213K。如果minix用ext2換代，則大小成長至222K。

Linux所需的內(nèi)存大約在600K～800K之間。1MB內(nèi)存就可能可以開機了，但不太有用，因為連載入C程序庫都有困難。2MB內(nèi)存應(yīng)該就可以做點事了，但要到4MB以上才可以執(zhí)行一個比較完整的系統(tǒng)。

因為Linux的filesystem相當(dāng)大，大約在230K左右，占了1/3的體積。內(nèi)存管理占了80K，和核心其它部分的總和差不多。TCP/IPstack占了65K，驅(qū)動程序占了120K。SysVIPC占了21K，必要的話可以拿掉，核心檔應(yīng)該可以再小個10K左右。

如果要裁剪核心大小，應(yīng)該動那里呢?答案很明顯，當(dāng)然是文件系統(tǒng)。Linux的VFS簡化了檔案系統(tǒng)的設(shè)計，buffercache,directorycache增加了系統(tǒng)的效率。但這些embedded系統(tǒng)根本就用處不大。如果可以把它們拿掉，核心可以馬上縮小20K左右。如果跳過整個VFS，直接將文件系統(tǒng)寫成一個driver的型式，應(yīng)該可以將230K縮減至50K左右。整個核心縮到100K左右。

4.工控機的內(nèi)核配置

對于工控機內(nèi)核,對于內(nèi)核的大小要求并不嚴格,關(guān)鍵的是正確性,健壯性和實時性(某些機子要求實時性較高).對文件系統(tǒng)要求單一,但保證正確性.網(wǎng)絡(luò)按需設(shè)置。

可作如下配置:

Symmetricmulti-processingsupport:Y

Loadablemodulesupport:N工控機一般將可能用到的模塊都全部裝入內(nèi)存.

Networkingsupport:Y

SystemVIPC:Y

KernelsupplyforELFbinaries:Y

Blockdevices:根據(jù)具體硬件配置

Networkingoptions

packetsocket:Y

根據(jù)具體需要,一般工控機是通過LAN連接,與外界隔離故要IPX協(xié)議,另外Tcp/ip一般也需要.

QoSand/orfairqueueing:Y

QoS(QualityOfService)andfairqueueling是一種排定某種封包先送的網(wǎng)絡(luò)線程表,可同時針對多個網(wǎng)絡(luò)封包處理并依優(yōu)先處理順序來排序,稱之為packetschedulers.此功能特別是針對實時系統(tǒng)時格外重要,當(dāng)多個封包同時送到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時,Kernel可以適當(dāng)?shù)臎Q定出哪一個封包必須優(yōu)先處理.因此Kernel提供數(shù)種packetschedulingalgorithm.

Filesystems

SecondExtendedfssupport:Y

其余配置和小型嵌入式系統(tǒng)差別不大.同一臺機器上編譯出來的內(nèi)核大小為800多KB。

5.服務(wù)器的內(nèi)核配置:


服務(wù)器的內(nèi)核對網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和進程調(diào)度都非常關(guān)鍵.做如下配置:

Symmetricmulti-processingsupport:Y

Loadablemodulesupport:Y

Networkingsupport:Y

Networkingoption

Packetsocket:Y。

TCP/IPnetworkeing:Y

Networkfirewalls:是否采用網(wǎng)絡(luò)防火墻。如果計算機想當(dāng)firewallsserver或者是處于TCP/IP通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)下，這一項要選[Y]

Networkaliasing[Y/m/n/?]:一臺網(wǎng)絡(luò)上的計算機可以擁有多組IP地址。如果計算機想擁有多個IP地址，就選擇[Y].

IP:forwarding/gatewaying[Y/m/n/?]:假如用戶想當(dāng)路由器的話，選擇[Y],但先決條件是有“兩張”網(wǎng)卡，一張對外部網(wǎng)絡(luò)、一張對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，并且使用的ISP那一端也必須設(shè)定routing，允許用戶這臺路由器才行。

IP:multicasting:可以一次就完成傳送一個packet到好幾臺計算機的操作。

IP:syn_cookies:一種保護措施，將各種TCP/IP的通信協(xié)議加密，防止Attacker攻擊用戶的計算機，并且可以紀錄企圖攻擊用戶的計算機的IP地址。

IP:firewalling:該臺計算機是否是防火墻服務(wù)器。

IP:firewallpacketlogging:是否由klogd記錄防火墻服務(wù)器到底接收了哪些Packet。

IP:masquerading:可以將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的計算機送出去的封包，通過防火墻服務(wù)器直接傳遞給遠端的計算機，而遠端的計算機看到的就是接收到的防火墻服務(wù)器送過來的封包，而不是從內(nèi)部的計算機送過來的。這樣如果內(nèi)部只有一臺計算機可以上網(wǎng)，其余的機器可以通過這臺機子的防火墻服務(wù)器向外連線。選擇這個選項必需先確定先前的NetworkFirewallsIP:forwarding/gatewayingIP：firewalling這三個選項選[Y]。以及下一個選項IP：alwaysdeframent也要選[Y].

IP:ICMPmasquerading:一般masquerading只提供處理TCP,UDPpackets,若要讓masqurerading也能處理ICMPpackets,這個選項要選[Y].

IP:alwaysdefragment:可將接收到的packetfragments重新組合回原來那個封包。

IP:accounting:統(tǒng)計IPpacket的流量，也就是網(wǎng)絡(luò)的流通情況。

IP:optimizeasrouternothost:可以關(guān)閉copychecksum技術(shù)，防止流量大的服務(wù)器的IPpackets丟失。

IP:tunneling:可在不同網(wǎng)域中使用linux,且都不用改IP就可以直接上網(wǎng)了。適合于筆記本型計算機用戶。

IP:ReverseARP:主要是提供bootp的功能，讓計算機從可以從網(wǎng)卡的BootRam啟動。

IP:DisablePathMTUDiscovery:是否取消PathMTUDiscovery.MTU有助于處理擁擠的網(wǎng)絡(luò)。

TheIPXprotocol:IPX為Netware網(wǎng)絡(luò)使用的通訊協(xié)議。

其余根據(jù)需要設(shè)置。編譯出的內(nèi)核為800K。
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