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嵌入式Linux技術的現狀與發展動向
摘要：
嵌入式系統和Linux的有機結合，成為后PC時代計算機最普遍的應用形式。本文介紹了嵌入式Linux技術的版本與特點，結合開發路由器的實例分析了嵌入式Linux的優勢和發展動向，并給出與嵌入式Linux研究有關的網絡資源。
關鍵詞：信息家電嵌入式Linux路由器開發
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時代的絕大多數計算機是以非計算機的形式出現的，例如作為隨身物品出現的電話、遙控開關、電子戒指、電子手杖等，再例如作為家庭網絡組成部分的電視機、電冰箱、空調等等。這些設備的核心部分都有計算機，但大多是以嵌入式系統的形式存在，而不是以整機的形象出現。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，如果要問當今最熱門的話題是什么[1],從事硬件開發的人會毫不猶豫地回答：信息家電；從事軟件開發的人同樣也會毫不猶豫地回答：Linux.事實上，當人們在談論PDA、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是個天生的網絡操作系統，成熟而且穩定。Linux是開放源代碼的，任何人都可以修改它，或者用它開發自己的產品。Linux系統是可以定制的，系統內核最小時目前只有134kB.一個帶有中文系統以及圖形化界面的核心程序也可以做到不足1MB,而且同樣穩定。因此，Linux作為嵌入式系統新的選擇，是非常有潛力的[3].
國際上有數以百計的嵌入式Linux開發計劃，在國內，這方面的發展也有了較大進展。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操作系統棗PocketIX預覽版（下載網址為：鏈接已失效）。PocketIX是一個內核基于標準Linux的嵌入式操作系統，由一個體積很小的內核及一些可以根據需要進行定制的系統模塊組成。其系統占用空間小、啟動速度快、穩定性好，并具有多任務、多線程的特征。與傳統的嵌入式系統相比，PocketIX采用標準的Linux結構，所有運行在標準Linux下的應用軟件都可平滑移植到該系統上。
在傳統家電向信息家電過渡時，操作系統小型化、產品穩定性及是否易于開發等成了至關重要的問題。嵌入式Linux雖然只是剛剛興起的熱門技術，但它卻能很好解決上述問題。作為嵌入式Linux產品的研發，涉及到嵌入式微處理器技術、Linux技術、網絡通訊技術、通訊產品設計師的行業經驗，華恒網絡技術公司正是基于在以上經驗的優勢，成功推出國內首款基于嵌入式Linux超小型應用產品――網絡管理卡，該產品已經批量生產、投放市場。有關詳情可訪問該公司站點（http://www.hhcn.com）。
2嵌入式Linux開發的優點及版本
嵌入式Linux由于代碼開放性以及強大的網絡功能，在中低端的嵌入式網絡設備中應用起來，比起pSOS+,VxWorks等專用系統有許多優勢，Linux甚至支持藍牙技術，VxWorks對于新技術的支持遠沒有Linux那么迅速；從我們開發路由器卡可知：從產品上市時間到產品的功能不斷擴充、開發人力的投入都驗證了使用嵌入式Linux作為操作系統平臺的優勢。如果是用VxWorks作為平臺來做就相當困難，一系列的防火墻協議以及WebServer協議、TCP/IP整個體系結構、撥號協議等等，不是自己開發就是要買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與嵌入式Linux作了詳細的分析和比較。
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表1專用嵌入式實時操作系統與嵌入式Linux的比較
專用嵌入式實時操作系統
嵌入式Linux操作系統
版權費
每生產一件產品需交納一份版權費
免費
購買費用
人民幣數十萬元
免費
技術支持
由開發商獨家提供有限的技術支持
全世界的自由軟件開發者提供支持
網絡特性
另加人民幣數十萬購買
免費而且性能優異
軟件移植
難，因為是封閉系統
易，代碼開放，有許多應用軟件支持
應用產品開發周期
長，因為可參考的代碼有限
短，新產品上市迅速，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，可用RT_Linux等模塊彌補
穩定性
好
較好，在高性能系統中仍需改進
Linux是自由的多任務操作系統，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）標準的Linux版本。
（2）小型化的嵌入式版本（Smallfoot-print“embedded”Version）。
（3）具有實時擴展功能的Linux版本。
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這3大類Linux版本的各自用戶所占的百分數統計餅圖如圖1所示。
圖1各類Linux操作系統用戶分布圖
另外，Linux還有一些特殊應用、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“瘦服務器”或“防火墻”應用的小型化、實時特性增強的特殊版本。
我們要認識到，所有的Linux發行版本都是在同一個框架結構類型下發展演變的，它們使用的基本模塊都相同，其中包括Linux內核、Shell命令（命令執行解釋模塊）以及許多的通用工具。不同的是，數以百計的Linux應用程序，被包含在不同的發行版本當中，安裝的進程處理程序也不同。
3嵌入式Linux的一個開發實例分析
傳統的路由器都是使用專用的RTOS開發的，在開發TCP/IP、防火墻協議以及WebServer協議時都只能自己去實現，產品上市的周期非常長，對新協議、新接口的支持以及設備升級的周期也很長，因為專用的RTOS有關內容都要自己開發；而對于Linux來說，這些都可以直接從網上獲得代碼，針對應用系統的要求作必要的改動即可，對新協議、新接口的支持也是如此，無需要自己從頭去開發。
在表2中，我們將分別利用VxWorks專用操作系統和嵌入式Linux操作系統來開發路由器作了詳細地比較和分析。
表2開發路由器情況表
使用VxWorks專用操作系統
使用嵌入式Linux操作系統
產品上市時間
長達9個月
僅需3個月
投入開發的人力
多達6人以上
只需3人
產品的附加成本
每臺路由器需要交一份版權費，成本大大提高
沒有任何附加費
產品功能的豐富性
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
網絡特性
另外購買網絡模塊，如OSPF動態路由協議庫，很昂貴；若自行開發則穩定性較差且開發時間長
免費獲得自由軟件代碼，只需移植，由于來
自桌面Linux平臺，繼承性好、穩定性好、
開發時間短
產品升級以及對
新網絡協議的支持
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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自由軟件開發團體的力量
,支持迅速
4嵌入式Linux的網上資源
4.1標準的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具有實時擴展功能的Linux版本
（1）RTLinux:
（2）RTLinux:
（3）RTAI:
（4）EL/IX:
4.4Linux特殊應用版本
（1）FirePlugLinux
（2）KOSIX:
（3）LinuxRouterProject:
（4）PizzaboxLinux:
5結束語
盡管絕大部分的嵌入式系統的硬件平臺仍掌握在外國大公司的手中，國產的嵌入式操作系統在技術含量、兼容性、市場運作模式等方面還有相當長的一段距離。但由于Linux自由操作系統的出現，特別是將嵌入式系統和Linux有機結合起來的嵌入式Linux,給我們提供跟蹤國外嵌入式操作系統最新應用技術難得的機遇。嵌入式Linux將在機頂盒、掌上電腦或PDA、手機和尋呼機上網、車載盒、工業控制等方面有著廣泛地應用。
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技術及其應用計算機應用2000.7
3.金西黃汪。Linux操作系統是嵌入式系統新的選擇微計算機信息2000.6
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