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的有機結(jié)合，成為后PC時代計算機最普遍的應(yīng)用形式。本文介紹了嵌入式Linux技術(shù)的版本與特點，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智能計算機首席專家高文教授說：所謂后PC時代，是英文pervasive computing的中文意譯，pervasive的原意是普遍的、蔓延的、滲透的，所以pervasive computing這個詞組直接的翻譯應(yīng)該是滲透到各個方面的計算。因而我們可以認為，所謂后PC時代是指：計算機無所不在，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)計算機是以非計算機的形式出現(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、電冰箱、空調(diào)等等。這些設(shè)備的核心部分都有計算機，但大多是以嵌入式系統(tǒng)的形式存在，而不是以整機的形象出現(xiàn)。所以，我們也可以說后PC時代的特點是計算機無處不在、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DA、手持電腦、機頂盒時，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：www.pocketix.com/software/software.htm。）。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（http://www.hhcn.com）。

２　嵌入式Linux開發(fā)的優(yōu)點及版本

    嵌入式Linux由于代碼開放性以及強大的網(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甚至支持藍牙技術(shù)，VxWorks對于新技術(shù)的支持遠沒有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Web Server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作了詳細的分析和比較。

表１　專用嵌入式實時操作系統(tǒng)與嵌入式Linux的比較

    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。{{分頁}}

    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(Small foot-print“embedded”Version)。

　　(3)具有實時擴展功能的Linux版本。

　　這3大類Linux版本的各自用戶所占的百分數(shù)統(tǒng)計餅圖如圖１所示。

    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、實時特性增強的特殊版本。

　　我們要認識到，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Web Server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)路由器作了詳細地比較和分析。

表2　開發(fā)路由器情況表

４　嵌入式Linux的網(wǎng)上資源

    4.1　標(biāo)準(zhǔn)的Linux版本

　　(1)Caldera：http://www.calderasystems.com/

　　(2)Corel：http://linux.corel.com/

　　(3)Debian：http://www.debian.org.com/

　　(4)Mandrake：http://www.linux-mandrake.comlen/

　　(5)Red Hat：http://www.reahat.com/

　　(6)Slackware：http://www.slackware.com/

　　(7)SuSE：http://www.suse.com

　　(8)Turbo Linux：http://www.turbolinux.com/

    4.2　小型化的嵌入式版本

    (1)ETLinux：http://www.prosa.it/embedded/etlinux/

    (2)LEM：http://www.linux-embedded.com/lem.php3

    (3)Linux Router Project：http://www.linuxrouter.org/

    (4)LOAF：http://loaf.ecks.org/

    (5)ucLinux：http://www.uclinux.org/

    (6)uLinux：http://sunsite.auc.dk/mulinux/

    (7)ThinLinux：http://www.thinlinux.org{{分頁}}

    4.3　具有實時擴展功能的Linux版本

    (1)RTLinux：http://www.rtlinux.com

    (2)RTLinux：http://www.FSMLabs.com

    (3)RTAI：http://www.rtai.org/

    (4)EL/IX：http://www.sourceware.cygus.com/elix/

    (5)SRT-Linux：http://www.cl.cam.ac.uk/~dmi1000/linux-srt/index.html

    4.4 　Linux特殊應(yīng)用版本

    (1)FirePlugLinux：http://www.fireplug.net/

    (2)KOSIX：http://www.touchdynamics.com/KOSIX.html

    (3)Linux Router Project：http://www.linuxrouter.org/

    (4)Pizzabox Linux：http://www.jrcs.co.wk

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)難得的機遇。嵌入式Linux將在機頂盒、掌上電腦或PDA、手機和尋呼機上網(wǎng)、車載盒、工業(yè)控制等方面有著廣泛地應(yīng)用。

參考文獻

1.廖原.細看嵌入式中文Linux　中國計算機報　2000.7.4

2.金西 黃汪.嵌入式Linux技術(shù)及其應(yīng)用 計算機應(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 微計算機信息 2000.6